EP4210983A1 - Module d'échange thermique et véhicule automobile correspondant - Google Patents

Module d'échange thermique et véhicule automobile correspondant

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Publication number
EP4210983A1
EP4210983A1 EP21777421.5A EP21777421A EP4210983A1 EP 4210983 A1 EP4210983 A1 EP 4210983A1 EP 21777421 A EP21777421 A EP 21777421A EP 4210983 A1 EP4210983 A1 EP 4210983A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air inlet
heat exchange
exchange module
air
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21777421.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Amrid MAMMERI
Gael Durbecq
Erwan ETIENNE
Kamel Azzouz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4210983A1 publication Critical patent/EP4210983A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B60K11/04—Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator blinds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • B60K11/085—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor with adjustable shutters or blinds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/005—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric storage means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Definitions

  • the invention relates to a heat exchange module, in particular a cooling module for a motor vehicle, with a tangential turbomachine.
  • the invention applies in particular to an electric motor vehicle.
  • the invention also relates to a motor vehicle equipped with such a heat exchange module.
  • Motor vehicles whether combustion or electric, need in particular to evacuate the calories generated by their operation and are therefore equipped with a heat exchange module, such as a cooling module.
  • a heat exchange module such as a cooling module.
  • the heat exchange module comprises one or more heat exchangers and a ventilation device suitable for setting in motion or increasing a flow of air intended to pass through the heat exchangers.
  • the ventilation device makes it possible in particular to set in motion a flow of air intended to pass through the heat exchangers, when the motor vehicle is stationary or at low forward speed.
  • At least one of the heat exchangers makes it possible to participate in the thermal conditioning, more particularly in the cooling, of one or more components of the motor vehicle, by making it possible to dissipate the heat captured, at the level of these components.
  • these include electronic and/or electrical components liable to release heat in operation, such as the batteries, but also the motor, an on-board charger, or even a DC-DC converter.
  • This heat can for example be captured by a “chiller” or cooler type exchanger.
  • a charging technique known as fast charging or "fast charging” in English consists of charging the batteries at a high voltage and high amperage, so as to charge them in a short time. reduced, for example in a maximum time of twenty minutes. This fast charge involves heating that should be treated.
  • the supply of fresh air, at the level of the heat exchange module may not be sufficient to guarantee optimized cooling, in particular during the rapid charging phases, of an electric or hybrid vehicle for example.
  • the fresh air which enters the heat exchange module through the grille successively passes through the heat exchangers, so that the air warms up as it goes and is at a warmer temperature when arriving at the last exchangers.
  • the exchangers located at the end of the chain therefore generally see a fairly high air temperature. This warmer temperature implies a lower cooling performance at the level of this or the last heat exchangers.
  • These heat exchangers can reach their cooling limit faster than the first heat exchangers.
  • the reduced cooling performance at the last or one of the last heat exchangers of the heat exchange module implies less cooling, especially during fast charging phases.
  • the aim of the invention is to at least partially overcome the drawbacks of the prior art by proposing a heat exchange module whose thermal performance is improved.
  • the ventilation device comprises at least a second tangential turbomachine.
  • Said at least one second tangential turbomachine is configured to set in motion at least one second air flow intended to pass through said at least one first heat exchanger.
  • Said at least one second tangential turbomachine is arranged on one side of the box between said first and second heat exchangers, being downstream of said at least one first heat exchanger in the direction of flow of the second air flow.
  • the heat exchange module may also comprise one or more of the following characteristics described below, taken separately or in combination.
  • Said at least one second tangential turbomachine is arranged on one side of the box between said first and second heat exchangers in an axial direction of the heat exchange module.
  • This axial direction is intended to correspond to a longitudinal axis of the motor vehicle when it is equipped with the heat exchange module.
  • the two tangential turbomachines are for example arranged on sides of the box which extend along perpendicular planes.
  • the first tangential turbomachine is for example arranged in a rear part of the box, according to the direction of flow of the first air flow, forming a volute.
  • the heat exchange module may comprise at least a first group and a second heat exchange group, each heat exchange group comprising one or more heat exchangers, and the second tangential turbomachine is arranged downstream of the first heat exchange group, between the two groups.
  • the heat exchange module may comprise several second tangential turbomachines.
  • Tangential turbomachines can be different.
  • the tangential turbomachines can be similar.
  • the case has at least one first air inlet and at least one additional air inlet distinct from the first air inlet.
  • the additional air inlet is arranged between said at least two heat exchangers on a side of the box opposite the side carrying the second tangential turbomachine.
  • the first tangential turbomachine is configured to set in motion at least a third air flow, intended to enter the box through the additional air inlet and to pass through said at least one second heat exchanger.
  • Said module may comprise at least one air inlet valve arranged to move relative to the case, between a closed position so as to close the additional air inlet and an open position so as to release the inlet. additional air.
  • the box may include a first air outlet downstream of the first tangential turbomachine in the direction of flow of the first air flow.
  • the box may include a second air outlet downstream of the second tangential turbomachine in the direction of flow of the second air flow.
  • Said module may comprise at least one air outlet valve may be arranged to move relative to the case, between a closed position so as to close off the second air outlet and an open position so as to release the second outlet of air.
  • Said at least one valve is for example pivotally mounted relative to the housing.
  • Said module advantageously comprises at least one actuator configured to move at least one corresponding valve between the closed and open positions.
  • Said module advantageously comprises at least one blanking panel mounted to move between a folded position and a deployed position. In the deployed position, the closing panel extends between on the one hand said at least one first heat exchanger and on the other hand the additional air inlet and said at least one second heat exchanger.
  • the tangential turbomachines, the set of valves and the blanking panel offer different operating configurations of the heat exchange module allowing, depending on the needs, a supply of fresh air but also a greater air flow compared to the solutions of the prior art with a tangential turbomachine behind all the heat exchangers.
  • Said module may include a drive mechanism for the shutter panel, advantageously motorized.
  • the blanking panel is for example intended to be rolled up around a winding axis.
  • the closing panel for example a curtain, can be made of a rigid or flexible material.
  • said at least one shutter panel is configured to be in the deployed position when said at least one air inlet valve is in the open position releasing the additional air inlet.
  • the closure panel makes it possible to delimit, to isolate, two air flow paths: on the one hand from the first air inlet to the second air outlet and on the other hand from the additional air inlet to the first air outlet.
  • the module may comprise a frame intended to be placed at the grille of the motor vehicle.
  • the frame is provided with a plurality of flaps mounted to move relative to the frame, so as to close off or release at least one opening through the frame.
  • At least a first set of flaps can be arranged at a first part of the frame.
  • a second set of shutters distinct from the first set of shutters, can be arranged at a second part of the frame and is configured to be driven in motion independently of the first set of flaps.
  • the first air inlet of the housing is intended to be arranged at the level of a first part of the grille.
  • the second set of flaps is configured to be driven in displacement according to the positioning of the air inlet flap.
  • the second set of flaps can be arranged in the position releasing at least one opening at the level of the second part of the frame, when the air inlet valve is arranged in the open position releasing the additional air inlet .
  • the second set of flaps can be arranged in the position closing said at least one opening at the level of the second part of the frame, when the air inlet valve is arranged in the closed position closing the additional air inlet .
  • Said module advantageously comprises at least two actuators respectively associated with a set of flaps and configured to move the sets of flaps independently of each other.
  • Said module may comprise a control unit comprising one or more processing means for controlling the actuation of the valves, of the sets of flaps, of the shutter panel.
  • the heat exchange module is preferably intended to equip an electric motor vehicle.
  • Said module can be a cooling module, configured to cool or participate in the cooling of at least one electronic and/or electrical component of the motor vehicle.
  • the cooling module is for example configured for cooling electric or hybrid motor vehicle batteries.
  • the invention also relates to a motor vehicle equipped with at least one heat exchange module as defined above. It is preferably a motor vehicle with an electric motor.
  • the vehicle comprises a body having at least one opening defining at least one cooling bay opposite which said at least one heat exchange module can be arranged.
  • the cooling bay can be arranged under the bumper.
  • the first air inlet can be arranged opposite the cooling bay.
  • Figure 1 schematically represents a front part of a motor vehicle, seen from the side, equipped with a heat exchange module in a first operating configuration.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the heat exchange module in the first operating configuration.
  • Figure 4 is a schematic perspective view of the heat exchange module in the second operating configuration.
  • Figure 5 is a schematic perspective view of the heat exchange module in a third operating configuration.
  • certain elements can be indexed, such as for example first, second element. It can be a simple indexing to differentiate and name close but not identical elements. This indexing does not necessarily imply a priority of one element over another and one can easily interchange such denominations without outside the scope of this description. Nor does this indexing necessarily imply an order in time.
  • upstream means an element which is placed before another with respect to the direction of flow of an air flow.
  • downstream means an element placed after another in relation to the direction of flow of this air flow.
  • front and rear are defined with respect to the direction of travel of a motor vehicle.
  • FIGS 1 and 2 schematically illustrate the front part of a motor vehicle 10 with a motor, in particular with an electric motor 12.
  • a first axis corresponds to a longitudinal axis of the motor vehicle 10. It also corresponds to a forward axis of the motor vehicle 10.
  • a second axis denoted Y, is a lateral or transverse axis.
  • a third axis denoted Z, is vertical.
  • the axes, X, Y, Z are orthogonal two by two.
  • the vehicle 10 comprises in particular a body 14 defining a front face 14a and a bumper 16 carried by a chassis (not shown) of the motor vehicle 10.
  • the body 14 defines a cooling bay 18, that is to say a opening through the body 14.
  • the cooling bay 18 is unique in the example shown.
  • This cooling bay 18 is located in the lower part, along the vertical axis Z, of the front face 14a of the bodywork 14.
  • the cooling bay 18 is located under the bumper 16.
  • a grid can be placed in the cooling bay 18 to prevent projectiles from passing through the cooling bay 18.
  • a heat exchange module 22 can be placed in the motor vehicle 10, advantageously opposite the cooling bay 18. The grid makes it possible in particular to protect this heat exchange module 22.
  • the heat exchange module 22 is a cooling module, configured to cool or participate in the cooling of at least one component of the motor vehicle 10, in particular an electronic and/or electrical component, capable of releasing heat in functioning.
  • the cooling module is for example configured to cool or participate in the cooling of electric or hybrid motor vehicle batteries.
  • the cooling module can be configured to cool/participate in the cooling of other components such as the motor, an on-board charger, a converter.
  • the heat exchange module 22, in particular cooling is illustrated in a functional position, that is to say when it equips the motor vehicle 10.
  • Figure 1 shows the module heat exchange 22 in a first operating configuration with a single air path within the heat exchange module 22, while Figure 2 shows a second operating configuration with two isolated air flow paths within the heat exchange module 22.
  • the heat exchange module 22 is best seen in Figures 3 to 5.
  • the heat exchange module 22 comprises at least two heat exchangers 24, 26.
  • the heat exchange module 22 comprises a first heat exchanger 24 and a second heat exchanger 26.
  • this number of heat exchangers is not limiting.
  • the heat exchange module 22 can include more heat exchangers depending on the desired configuration.
  • the heat exchange module 22 may comprise for example at least two heat exchange groups or two sets of heat exchangers, each heat exchange group or set of heat exchangers comprising one or more heat exchangers.
  • Heat exchange groups can have the same number of heat exchangers or a different number of heat exchangers.
  • the heat exchange module 22 may include, by way of non-limiting example, one or more heat exchangers from among an evaporator, a condenser, an evapo-condenser, a radiator, in particular a low temperature radiator.
  • the first heat exchanger 24 can for example be an evapo-condenser.
  • the second heat exchanger 26 can be a low temperature radiator.
  • the heat exchangers 24, 26 are for example arranged one behind the other along an axial direction of the heat exchange module 22.
  • the heat exchangers 24, 26 are aligned along an alignment axis which is here parallel or substantially parallel to the longitudinal axis X.
  • each of the heat exchangers 24, 26 has a generally parallelepipedal shape, the length of which extends along the transverse axis Y, the thickness along the longitudinal axis X and the height along the vertical axis. Z.
  • the heat exchange module 22 also includes a ventilation device. This ventilation device comprises at least a first tangential turbomachine 30a and at least a second tangential turbomachine 30b.
  • the first tangential turbomachine 30a is configured to set at least one air flow in motion. As shown schematically in Figure 3, the first tangential turbomachine 30a can set in motion a first flow of air F1 intended to pass through the heat exchangers 24, 26. The first tangential turbomachine 30a is arranged downstream of the heat exchangers 24, 26 according to the flow direction of the first airflow FL
  • the first tangential turbomachine 30a comprises for example a rotor or turbine (or tangential propeller).
  • the turbine has a generally cylindrical shape. It advantageously comprises one or more stages of blades (or blades), not shown.
  • the turbine is rotatably mounted around an axis of rotation A, for example parallel or substantially parallel to the transverse axis Y.
  • the first tangential turbomachine 30a also comprises a motor (not shown) adapted to drive the turbine in rotation around its axis of rotation a.
  • the second tangential turbomachine 30b is arranged between the first heat exchanger 24 and the second heat exchanger 26.
  • the second tangential turbomachine 30b is arranged between the first heat exchanger 24 and the second heat exchanger 26 in an axial direction of the heat exchange module 22, intended to correspond to the longitudinal axis X of the motor vehicle when it is equipped with the heat exchange module 22.
  • the second tangential turbomachine 30b is not aligned with the heat exchangers 24, 26 but is offset along the vertical axis Z with respect to the heat exchangers 24, 26.
  • the second tangential turbomachine 30b is configured to set at least one air flow in motion.
  • the second tangential turbomachine 30b can set in motion a second flow of air F2.
  • “Second” is used here to distinguish the airflow F2 set in motion by the second tangential turbomachine 30b from the first airflow F1 previously described set in motion by the first tangential turbomachine 30a. This does not imply priority of the first airflow F1 over the second airflow F2.
  • the second tangential turbomachine 30b can be similar or on the contrary different from the first tangential turbomachine 30a.
  • the second tangential turbomachine 30b can comprise a turbine mounted rotatably about an axis of rotation A′, for example parallel or substantially parallel to the transverse axis Y.
  • the axis of rotation A' of the turbine of the second tangential turbomachine 30b can be parallel to the axis of rotation A of the turbine of the first tangential turbomachine 30a.
  • the two tangential turbomachines 30a, 30b can, without limitation, be of different dimensions, of different diameters, of different speeds, have blades of different geometric shapes.
  • the first and/or second tangential turbomachine 30a, 30b can be intended to operate at low speed or when the motor vehicle is stationary. On the contrary, it may be intended to be stationary, at high speed of the motor vehicle.
  • the heat exchange module 22 may comprise a frame 29.
  • This frame 29 is generally intended to be placed at the level of the grille of the motor vehicle 10.
  • the frame 29 is provided with a plurality of flaps 31, 31 ', mounted movable relative to the frame 29, so as to close or release an opening through this frame 29.
  • At least a first set of flaps 31 is arranged at the level of a first part of the frame 29, in the example illustrated an upper part along the vertical axis Z, which is intended to be arranged facing a first grille part, when the heat exchange module 22 equips a motor vehicle.
  • the first set of flaps 31 can be arranged in a position to release or not at least one opening of the first part of the frame 29.
  • the two sets of flaps 31, 31' are configured to be driven in displacement independently of each other.
  • the heat exchange module 22 comprises at least two actuators (not shown) respectively associated with a set of flaps 31, 31' and configured to cause the sets of flaps 31, 31' to move independently of each other.
  • the heat exchange module 22 comprises at least one casing or shroud 32.
  • the casing 32 makes it possible to house the heat exchanger(s) 24, 26 and the first tangential turbomachine 30a.
  • the box 32 can be made in one piece or in several pieces.
  • the box 32 is advantageously made at least in part from a sound and/or vibration insulation material. It may include in particular a structural part and an acoustic and/or vibratory insulation part supported by the structural part.
  • the box 32 may include a front part 34.
  • This front part 34 is open on one side. It is also intended to be placed opposite the cooling bay, when the heat exchange module 22 equips a motor vehicle.
  • the frame 29 is arranged at the level of the front part 34 of the box 32. This frame 29 can be fixed to the box 32 by any appropriate means.
  • the box 32 (in one or more parts) has at least one first air inlet 35a.
  • the open side of the front part 34 makes it possible to define this first air inlet 35a.
  • the first air inlet 35a is at the level of the first part of the frame 29 and is intended to face the first grille part.
  • the front part 34 is shaped to introduce a flow of air F1, F2, F into the heat exchange module 22 and to guide the flow of air F1, F2 or part of the flow of air F', F ” up to one or more heat exchangers 24, 26.
  • the box 32 also has at least one additional air inlet 35b, separate from the first air inlet 35a, visible in Figure 4. More specifically, this additional air inlet 35b is arranged between the two heat exchangers 24 , 26. The additional air inlet 35b is arranged between the heat exchangers 24, 26 in the longitudinal axis X, but opposite to the or a second tangential turbomachine 30b.
  • the heat exchange module 22 comprises as many additional air inlets 35b as there are second tangential turbomachines 30b.
  • the second tangential turbomachine 30b can be on one side of the casing 32 and the additional air inlet 35b on an opposite side of the casing 32.
  • the second tangential turbomachine 30b can be arranged on the side of the housing 32 intended to face the bonnet of the motor vehicle when it is fitted with the heat exchange module 22, and the additional air inlet 35b can be arranged on the opposite side facing the underbody as illustrated in the Figures 3 to 5.
  • the second tangential turbomachine 30b can be arranged on the side of the box 32 intended to face the bottom of the body and the additional air inlet 35b on the opposite side intended to face of the hood.
  • the second tangential turbomachine 30b and the additional air inlet 35b can be arranged opposite, aligned or substantially aligned, along the vertical axis Z.
  • the ventilation device, and more precisely the first tangential turbomachine 30a can be configured to set in motion a third flow of air F3, intended to enter the box 32 through this additional air inlet 35b. “Third” is used here to distinguish the airflow F3 set in motion by the first tangential turbomachine 30a from the first airflow F1 and from the second airflow F2 previously described. It does not imply a priority of the first airflow F1 or of the second airflow F2 with respect to the third airflow F3.
  • the third flow of air F3 is not intended to circulate through all of the heat exchangers 24, 26.
  • the third flow of air F3 is intended to cross the exchanger(s) which are located behind the additional air inlet 35b, along the longitudinal axis X.
  • the third air flow F3 is intended to pass through the second heat exchanger 26.
  • the internal air channel 33 comprises at least two isolated air flow paths 331, 332, as shown schematically in Figure 4 and explained in more detail later.
  • the box 32 can also include a fairing 36 making it possible to accommodate at least the heat exchangers 24, 26.
  • the inlet or at least one of the additional air inlets 35b can be optionally fitted to this fairing 36.
  • the heat exchange module 22 comprises at least one valve, called air inlet valve 37, associated with the air inlet additional 35b.
  • the heat exchange module 22 includes an air inlet valve 37 for each additional air inlet 35b.
  • the additional air inlet 35b and the associated air inlet valve 37 can be arranged before the last heat exchanger, along the longitudinal axis X.
  • the additional air inlet 35b and the air inlet valve d air 37 can alternatively be arranged between two heat exchange groups.
  • the air inlet valve 37 is arranged to move relative to the casing 32.
  • the air inlet valve 37 is produced by a partition or a mobile flap.
  • the air inlet valve 37 can be moved between a closed position so as to close the additional air inlet 35b, as shown in FIGS. 3 and 5, and a position opening so as to release the additional air inlet 35b, as shown in the figure
  • the air inlet valve 37 can be pivotally mounted relative to the housing 32, around a pivot axis.
  • This pivot axis is for example parallel or substantially parallel to the axis of rotation A of the first tangential turbomachine 30a and/or A′ of the second tangential turbomachine 30b.
  • the second set of flaps 31' is configured to be driven in displacement according to the positioning of the air inlet valve 37.
  • the flap(s) 31' of the second set are configured to release at least one opening of the second part of the frame 29, when the air inlet valve 37 releases the additional air inlet 35b, as illustrated in Figure 4.
  • the flap or flaps 31' of the second set are configured to close the opening of the second part of the frame 29, when the air inlet valve 37 closes the additional air inlet 35b, as illustrated in figures 3 and 5.
  • the third flow of air F3 enters through the second part of the grille, crosses the second set of open flaps 31' then enters the box 32 via the inlet of additional air 35b, when the associated valve 37 is in an open position, before passing through the second heat exchanger 26.
  • the heat exchange module 22 comprises at least one actuator (not visible in the figures) configured to move at least one corresponding valve, such as the air inlet valve 37 between the closed and closed positions. opening. It is for example a stepper motor actuator.
  • the heat exchange module 22 may comprise at least two actuators respectively associated with at least one air inlet valve 37. These actuators are configured to drive the air inlet valves 37 independently of each other.
  • An actuator can be dedicated to each air inlet valve 37. This makes it possible to selectively open or close each additional air inlet 35b. It is also possible to provide an actuator for a set of air inlet valves 37, and at least two sets of air inlet valves 37 can be operated independently.
  • an actuator can be configured to move all of the air inlet valves 37 jointly.
  • the box 32 further comprises a rear part.
  • the first tangential turbomachine 30a can be arranged in this rear part of the casing 32.
  • the rear part of the casing 32 can form a first volute 38a.
  • This first volute 38a houses the first tangential turbomachine 30a.
  • the first volute 38a can in particular define a volute outlet.
  • the box 32 can define a second volute 38b to house the second tangential turbomachine 30b.
  • the second volute 38b can start from the part of the box 32 housing the heat exchangers 24, 26, for example according to an option start from the fairing 36.
  • the second volute 38b extends outwards from the rest of the box 32 , opposite the internal air channel 33 in which the heat exchangers 24, 26 are arranged.
  • the two tangential turbomachines 30a, 30b are for example arranged, or the scrolls 38a, 38b can be defined, on sides of the box 32 which extend in planes perpendicular to each other.
  • the front part 34 is advantageously secured to the fairing 36, to the second volute 38b and to the rear part, here forming the first volute 38a. At least two of these elements 34, 36, 38a, 38b can also form a single single piece.
  • the box 32 comprises at least one first air outlet 40a, for example defined by the outlet of the first volute 38a in the rear part of the box 32.
  • the first air outlet 40a is downstream of the first tangential turbomachine 30a according to the direction of flow of the first airflow F1 (figure 3) or of the third airflow F3 (figure 4) or else of a part of the airflow F” (figure 5).
  • the box 32 further comprises at least one second air outlet 40b, for example defined by the outlet of the second volute 38b.
  • the second air outlet is downstream of the second tangential turbomachine 30b in the direction of flow of the second air flow F2 (FIG. 4) or else of a part of the air flow F′ (FIG. 5).
  • the second air outlet 40b can be selectively opened or closed.
  • the heat exchange module 22 comprises at least one valve, called air outlet valve 42, associated with the second air outlet 40b.
  • the air outlet valve 42 is arranged to move relative to the housing 32.
  • the air outlet valve 42 is produced by a partition or a mobile shutter.
  • the air outlet valve 42 can be moved between a closed position so as to close the second air outlet 40b and an open position so as to release the second air outlet 40b.
  • the heat exchange module 22 comprises at least one actuator (not visible in the figures) configured to move at least one corresponding air outlet valve 42 between the closed and open positions.
  • H is for example a stepper motor actuator.
  • the heat exchange module 22 may comprise at least two actuators respectively associated with at least one air outlet valve 42. These actuators are configured to drive the air outlet 42 independently of each other.
  • An actuator can be dedicated to each air outlet valve 42. This makes it possible to selectively open or close each additional air inlet 35b. H is also possible to provide an actuator for a set of air outlet valves 42, and at least two sets of air outlet valves 42 can be operated independently.
  • an actuator can be configured to move all of the air outlet valves 42 jointly.
  • the heat exchange module 22 further comprises at least one closure panel 44.
  • the closure panel 44 is for example a curtain. It can be made of a rigid or flexible material. This closure panel 44 is intended to separate the internal air channel into at least two air flow paths 331, 332 and to isolate them advantageously in a sealed manner.
  • the closure panel 44 is mounted to move between a stowed, folded position and a deployed position.
  • the shutter panel 44 In the deployed position, as shown in Figure 4, the shutter panel 44 extends between the first heat exchanger 24 on the one hand and the additional air inlet 35b and the second heat exchanger 26 on the other.
  • the closure panel 44 is in the deployed position when the air inlet valve 37 releases the corresponding additional air inlet 35b.
  • the closing panel 44 deployed, thus delimits and isolates a first air flow path 331 from the first air inlet 35a to the second air outlet 40b, and a second air flow path air 332 from the additional air inlet 35b to the first air outlet 40a.
  • the blanking panel 44 can extend between, on the one hand, a first heat exchange group and, on the other hand, the additional air inlet 35b and a second heat exchange group.
  • Each blanking panel 44 makes it possible in this case to isolate two air flow paths from an air inlet to an air outlet.
  • one of the end air flow paths places the first air inlet 35a in fluid communication with an air outlet downstream of a second tangential turbomachine 30b.
  • the other air flow path at the end puts in fluid communication an additional air inlet 35b and the first air outlet 40a.
  • the intermediate air flow path or paths can put an additional air inlet 35b and an air outlet downstream of a second tangential turbomachine 30b in fluid communication.
  • the shutter panel 44 is for example intended to be rolled up around a winding axis B.
  • the winding axis B of the shutter panel 44 is for example transverse to the axis alignment of the heat exchangers 24, 26.
  • the winding axis B is parallel or substantially parallel to the axis of rotation A, respectively A', of the first 30a, respectively second 30b, turbomachine tangential.
  • the winding axis B is here parallel to the transverse axis Y.
  • the heat exchange module 22 may include one or more elements for fixing the blanking panel(s) 44 to the box 32.
  • the heat exchange module 22 may include a drive mechanism for the shutter panel 44, advantageously motorized.
  • the control unit or another may comprise one or more processing means for controlling the actuation of the shutter panel 44, and therefore of the corresponding drive mechanism.
  • the heat exchange module 22 may further comprise a control unit (not shown). It can be, for example, a calculator.
  • This control unit comprises one or more processing means for controlling one or more of the actuators (not shown) of the sets of shutters 31, 31', of the valves 37, 42, and/or of the drive mechanism of the shutter panel 44.
  • Figure 3 illustrates a first operating configuration, which may be a standard configuration.
  • a single air flow path is defined in the internal air channel 33, from the first air inlet 35a to the first air outlet 40a downstream of the first tangential turbomachine. 30a.
  • the first flow of air F1 is set in motion and passes through the first grille part of the motor vehicle equipped with the heat exchange module 22, enters the box 32 through the first air inlet 35a then crosses all of the heat exchangers 24, 26 before leaving the heat exchange module 22 through the first air outlet 40a downstream of the first tangential turbomachine 30a.
  • the air flow downstream of the first tangential turbomachine 30a is directed towards the lower body of the motor vehicle equipped with the heat exchange module 22.
  • the arrangement of the air inlet valve 37 to block the additional air inlet and the arrangement of the second set of flaps 31' so as to block the opening of the second part of the frame 29, make it possible to prevent the generally hot air which is evacuated downstream of the first tangential turbomachine 30a from being sucked back into the casing 32. In other words, this avoids “polluting" the fresh air entering the casing 32 by hot air having already passed through the heat exchangers 24, 26.
  • Figure 4 illustrates a second operating configuration, which may be a fast charge configuration.
  • the two air inlet 37 and air outlet 42 valves are open. Moreover, the two sets of shutters 31, 31' are arranged to release the openings of the frame 29.
  • the shutter panel or curtain 44 is deployed. It makes it possible to delimit, to isolate, the two air flow paths 331, 332.
  • the closing panel 44 is deployed between the first heat exchanger 24 and the second heat exchanger 26.
  • the air channel that there would be between the first heat exchanger 24 and the second heat exchanger 26 (as described with reference to the first operating configuration) is thus condemned.
  • the blanking panel 44 makes it possible to isolate the additional air inlet 35b from the first air inlet 35a and from the first heat exchanger 24.
  • the first air flow path 331 puts the first air inlet 35a in fluid communication with the second air outlet 40b, while the second air flow path 332 puts the inlet in fluid communication. additional air 35b with the first air outlet 40a.
  • the blanking panel 44 could be deployed between two heat exchange groups or sets of heat exchangers. Several blanking panels 44 could also be deployed between the heat exchange groups or sets of heat exchangers.
  • the two tangential turbomachines 30a and 30b can operate. Thus, each makes it possible to set in motion an air flow intended to pass through the heat exchanger(s) in the associated air flow path 331, 332.
  • the second tangential turbomachine 30b can set in motion a second flow of air F2 which is intended to pass through a first part of the grille, enter the casing 32 through the first air inlet 35a and pass through the first heat exchanger 24 before leaving the box 32 through the second air outlet 40b.
  • the second air flow F2 crosses the first heat exchanger 24 without circulating through the second heat exchanger 26.
  • the first turbomachine 30a for its part, can set in motion a third air flow F3 intended to pass through a second part of the grille, enter the casing 32 through the additional air inlet 35b, pass through the second heat exchanger 26 before to leave the box 32 by the first air outlet 40a.
  • the third flow of air F3 passes through the second heat exchanger 26 which is located after the additional air inlet 35b, along the longitudinal axis X, without circulating through the first heat exchanger 24.
  • This configuration is particularly interesting because it allows a supply of fresh air upstream of the second heat exchanger 26. This makes it possible to optimize the cooling performance of the second heat exchanger 26.
  • second and third airflows F2, F3 are used to distinguish the airflows F2, F3 set in motion, in particular sucked in, by the two tangential turbomachines 30a, 30b according to the second operating configuration, of the first airflow F1 described with reference to the first operating configuration.
  • FIG. 5 illustrates a third operating configuration, corresponding to an intermediate mode.
  • This third operating configuration can be advantageous in particular when the first heat exchanger 24 requires more cooling. This may be the case for example when it comes to an evapo-condenser.
  • This evapo-condenser can be configured to dissipate / evacuate the heat captured at the level of a liquid cooler type exchanger, or water cooler, also called "chiller" in English, itself configured to dissipate the heat generated by at least one electronic and/or electric component (such as batteries of an electric motor vehicle).
  • the air inlet valve 37 between the two heat exchangers 24, 26 is closed, and conversely the air outlet valve 42 at the level of the second tangential turbomachine 30b is open.
  • the flaps 31 of the first set release the opening of the first part of the frame 29, while the flap or flaps 31' of the second set block the opening of the second part of the frame 29.
  • the shutter panel 44 is stored, for example folded or retracted.
  • the two tangential turbomachines 30a, 30b can operate. They set in motion an air flow F which enters the box 32 through the first air inlet 35a. All the air flow F sucked in passes through the first heat exchanger 24. A first part of the air flow F′ downstream of the first heat exchanger 24 is evacuated through the second air outlet 40b. A second part of the air flow F” downstream of the first heat exchanger 24 also passes through the second heat exchanger 26 before being evacuated through the first air outlet 40a.
  • all the air flow F drawn in would pass through a first set of heat exchangers before the or a second tangential turbomachine 30b.
  • the first part of the air flow F′ downstream of the first set of heat exchangers would be evacuated by the or a second air outlet 40b.
  • the second part of the air flow F′′ downstream of the first set of heat exchangers would pass through a second set of heat exchangers before being evacuated through the first air outlet 40a.
  • the air flows downstream of the first tangential turbomachine 30a and of the second tangential turbomachine 30b are directed towards the bottom of the body of the motor vehicle equipped with the heat exchange module 22.
  • the air inlet valve 37 closing the additional air inlet and the second set of flaps 31' closing the opening of the second part of the frame 29, make it possible to prevent the generally hot air which is evacuated downstream of the tangential turbomachines 30a, 30b is not sucked back into the casing 32, thus avoiding “polluting” the fresh air entering the casing 32 with hot air.
  • the heat exchange module 22 may further comprise one or more flaps 46 arranged at the rear end of the box 32, on the side opposite the first air inlet 35a. These are, for example, flaps 46 pivotally mounted between an open position allowing circulation of at least one air flow and a closed position.
  • the open position can be particularly advantageous at high speed of the motor vehicle, and when the tangential turbomachines 30a, 30b are stationary.
  • the closed position can be advantageous at low speed of the motor vehicle, and at least one of the tangential turbomachines 30a, 30b is operating.
  • the axis of pivoting of the flaps 46 can be parallel or substantially parallel to the axis of rotation A, respectively A′, of the first 30a, respectively second 30b, tangential turbomachine.
  • Other configurations are possible.
  • the flaps 46 are therefore arranged in an inclined plane forming in this example a non-zero angle a with an axis orthogonal to the axis of alignment of the heat exchangers 24, 26 and to the axis of rotation A of the first tangential turbomachine 30a, that is to say with the vertical axis Z when the heat exchange module 22 is fitted to a motor vehicle.
  • the angle a is preferably between 5° and 20°. This angle a ensures a homogeneous distribution of the air on the heat exchangers 24, 26.
  • the second tangential turbomachine(s) 30b make it possible to increase the air flow and meet a greater need for fresh air from the heat exchange module.

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Abstract

Module d'échange thermique et véhicule automobile correspondant L'invention concerne un module d'échange thermique (22) pour véhicule automobile (10), comprenant : - un boitier (32), - au moins un premier échangeur thermique (24) et un deuxième échangeur thermique (26) disposés dans le boitier (32), et - un dispositif de ventilation comportant au moins une première turbomachine tangentielle (30a) configurée pour mettre en mouvement au moins un premier flux d'air (F1) destiné à traverser l'ensemble des échangeurs thermiques (24, 26), disposée en aval de l'ensemble des échangeurs thermiques (24, 26) selon le sens d'écoulement du premier flux d'air (F1). Selon l'invention, le dispositif de ventilation comporte au moins une deuxième turbomachine tangentielle (30b), configurée pour mettre en mouvement au moins un deuxième flux d'air destiné à traverser ledit premier échangeur thermique (24), et disposée sur un côté du boitier (32) entre lesdits premier et deuxième échangeurs thermiques (24, 26), en aval dudit premier

Description

Module d’échange thermique et véhicule automobile correspondant
L’invention se rapporte à un module d’échange thermique, en particulier un module de refroidissement pour véhicule automobile, à turbomachine tangentielle. L’invention s’applique en particulier pour un véhicule automobile électrique. L’invention vise également un véhicule automobile muni d’un tel module d’échange thermique.
Les véhicules à moteur, qu’ils soient à combustion ou électriques, ont besoin notamment d'évacuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d’un module d’échange thermique, tel qu’un module de refroidissement.
Selon une solution connue, le module d’échange thermique comporte un ou plusieurs échangeurs thermiques et un dispositif de ventilation adapté pour mettre en mouvement ou accroître un flux d’air destiné à traverser les échangeurs thermiques. Le dispositif de ventilation permet en particulier de mettre en mouvement un flux d’air destiné à traverser les échangeurs thermiques, à l’arrêt du véhicule automobile ou à faible vitesse d’avancement.
Par ailleurs, au moins l’un des échangeurs thermiques permet de participer au conditionnement thermique, plus particulièrement au refroidissement, d’un ou plusieurs composants du véhicule automobile, en permettant de dissiper la chaleur captée, au niveau de ces composants. Il s’agit notamment de composants électroniques et/ou électriques, susceptibles de dégager de la chaleur en fonctionnement, tels que les batteries, mais aussi le moteur, un chargeur embarqué, ou encore un convertisseur DC-DC. Cette chaleur peut par exemple être captée par un échangeur de type « chiller » ou refroidis seur.
En effet, la durée de vie et les performances de tels composants, en particulier les batteries, sont conditionnées par la température du milieu environnant. Il est donc nécessaire de garantir un maintien à une température déterminée de ces composants en phase de roulage du véhicule automobile, c’est-à-dire quand les batteries se déchargent. Il faut également garantir un refroidissement de ces composants pendant les phases de charge ou rechargement d’un véhicule électrique ou hybride par exemple, car elles se traduisent par un échauffement de ces composants.
Une technique de charge dite de charge rapide ou « fast charge » en anglais, consiste à charger les batteries sous une tension et un ampérage élevés, de manière à les charger en un temps réduit, par exemple en un temps maximum de vingt minutes. Cette charge rapide implique un échauffement qu’il convient de traiter.
Cependant, l’apport en air frais, au niveau du module d’échange thermique, peut ne pas être suffisant pour garantir un refroidissement optimisé, notamment pendant les phases de charge rapide, d’un véhicule électrique ou hybride par exemple.
En effet, l’air frais qui pénètre dans le module d’échange thermique par la calandre traverse successivement les échangeurs thermiques, de sorte que l’air se réchauffe au fur et à mesure et est à une température plus chaude en arrivant aux derniers échangeurs thermiques selon le sens d’écoulement du flux d’air. Les échangeurs situés en bout de chaine voient donc généralement une température d’air assez élevée. Cette température plus chaude implique une performance de refroidissement moins importante au niveau de ce ou des derniers échangeurs thermiques. Ces échangeurs thermiques peuvent atteindre leur limite de refroidissement plus rapidement que les premiers échangeurs thermiques.
Toutefois, il se peut que le dernier ou l’un des derniers échangeurs thermiques nécessite un besoin important de dissiper de la chaleur. Ceci peut être le cas par exemple, lorsqu’il s’agit d’un condenseur permettant de dissiper la chaleur captée au niveau d’une boucle de régulation thermique de composants susceptibles de générer de la chaleur, tels que les batteries de véhicule électrique ou hybride. Le condenseur peut notamment permettre de dissiper la chaleur captée par un échangeur tel qu’un refroidisseur aussi nommé « chiller » en anglais.
La performance de refroidissement réduite au niveau du dernier ou de l’un des derniers échangeurs thermiques du module d’échange thermique implique un refroidissement moins important notamment pendant les phases de charge rapide.
L’invention a pour objectif de pallier au moins partiellement les inconvénients de l’art antérieur en proposant un module d’échange thermique dont les performances thermiques sont améliorées.
À cet effet, l’invention a pour objet un module d’échange thermique pour véhicule automobile, comprenant : un boitier, au moins un premier échangeur thermique et un deuxième échangeur thermique disposés dans le boitier, et un dispositif de ventilation comportant au moins une première turbomachine tangentielle configurée pour mettre en mouvement au moins un premier flux d’air destiné à traverser l’ensemble des échangeurs thermiques, ladite au moins une première turbomachine tangentielle étant disposée en aval de l’ensemble des échangeurs thermiques selon le sens d’écoulement du premier flux d’air.
Selon l’invention, le dispositif de ventilation comporte au moins une deuxième turbomachine tangentielle.
Ladite au moins une deuxième turbomachine tangentielle est configurée pour mettre en mouvement au moins un deuxième flux d’air destiné à traverser ledit au moins un premier échangeur thermique.
Ladite au moins une deuxième turbomachine tangentielle est disposée sur un côté du boitier entre lesdits premier et deuxième échangeurs thermiques, en étant en aval dudit au moins un premier échangeur thermique selon le sens d’écoulement du deuxième flux d’air.
Une telle solution permet notamment grâce à la deuxième turbomachine tangentielle et selon au moins certaines configurations de fonctionnement, d’alimenter le module d’échange thermique avec de l’air frais supplémentaire tout en ayant un débit d’air assez important.
Le module d’échange thermique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison.
Ladite au moins une deuxième turbomachine tangentielle est disposée sur un côté du boitier entre lesdits premier et deuxième échangeurs thermiques selon une direction axiale du module d’échange thermique. Cette direction axiale est destinée à correspondre à un axe longitudinal du véhicule automobile lorsqu’il est équipé du module d’échange thermique.
Les deux turbomachines tangentielles sont par exemple agencées sur des côtés du boitier qui s’étendent selon des plans perpendiculaires.
La première turbomachine tangentielle est par exemple agencée dans une partie arrière du boitier, selon le sens d’écoulement du premier flux d’air, formant volute.
Le module d’échange thermique peut comporter au moins un premier groupe et un deuxième groupe d’échange thermique, chaque groupe d’échange thermique comprenant un ou plusieurs échangeurs thermiques, et la deuxième turbomachine tangentielle est agencée en aval du premier groupe d’échange thermique, entre les deux groupes.
Le module d’échange thermique peut comporter plusieurs deuxièmes turbomachines tangentielles.
Les turbomachines tangentielles peuvent être différentes.
De façon alternative, les turbomachines tangentielles peuvent être similaires.
Le boitier présente au moins une première entrée d’air et au moins une entrée d’air additionnelle distincte de la première entrée d’air.
L’entrée d’air additionnelle est disposée entre lesdits au moins deux échangeurs thermiques sur un côté du boitier opposé au côté portant la deuxième turbomachine tangentielle.
De façon avantageuse, la première turbomachine tangentielle est configurée pour mettre en mouvement au moins un troisième flux d’air, destiné à entrer dans le boitier à travers l’entrée d’air additionnelle et à traverser ledit au moins un deuxième échangeur thermique.
Ledit module peut comprendre au moins un clapet d’entrée d’air agencé mobile par rapport au boitier, entre une position de fermeture de manière à obturer l’entrée d’air additionnelle et une position d’ouverture de manière à libérer l’entrée d’air additionnelle.
Le boitier peut comporter une première sortie d’air en aval de la première turbomachine tangentielle selon le sens d’écoulement du premier flux d’air.
Le boitier peut comporter une deuxième sortie d’air en aval de la deuxième turbomachine tangentielle selon le sens d’écoulement du deuxième flux d’air.
Ledit module peut comprendre au moins un clapet de sortie d’air peut être agencé mobile par rapport au boitier, entre une position de fermeture de manière à obturer la deuxième sortie d’air et une position d’ouverture de manière à libérer la deuxième sortie d’air.
Ledit au moins un clapet est par exemple monté pivotant par rapport au boitier.
Ledit module comporte avantageusement au moins un actionneur configuré pour entrainer en déplacement au moins un clapet correspondant entre les positions de fermeture et d’ouverture. Ledit module comporte avantageusement au moins un panneau d’obturation monté mobile entre une position repliée et une position déployée. Dans la position déployée, le panneau d’obturation s’étend entre d’une part ledit au moins un premier échangeur thermique et d’autre part l’entrée d’air additionnelle et ledit au moins un deuxième échangeur thermique.
Les turbomachines tangentielles, le jeu de clapets et le panneau d’obturation offrent différentes configurations de fonctionnement du module d’échange thermique permettant selon les besoins, un apport d’air frais mais aussi un débit d’air plus important par rapport aux solutions de l’art antérieur avec une turbomachine tangentielle derrière l’ensemble des échangeurs thermiques.
Ledit module peut comporter un mécanisme d’entrainement du panneau d’obturation, avantageusement motorisé.
Le panneau d’obturation est par exemple destiné à s’enrouler autour d’un axe d’enroulement.
Le panneau d’obturation, par exemple un rideau, peut être réalisé dans un matériau rigide ou souple.
Selon un mode de réalisation, ledit au moins un panneau d’obturation est configuré pour être dans la position déployée lorsque ledit au moins un clapet d’entrée d’air est dans la position d’ouverture libérant l’entrée d’air additionnelle.
Dans la position déployée, le panneau d’obturation permet de délimiter, d’isoler, deux chemins d’écoulement d’air : d’une part depuis la première entrée d’air jusqu’à la deuxième sortie d’air et d’autre part depuis l’entrée d’air additionnelle jusqu’à la première sortie d’air.
Le module peut comporter un cadre destiné à être disposé au niveau de la calandre du véhicule automobile. Le cadre est muni d’une pluralité de volets montés mobiles par rapport au cadre, de façon à obturer ou libérer au moins une ouverture à travers le cadre. Au moins un premier jeu de volets peut être agencé au niveau d’une première partie du cadre. Un deuxième jeu de volets distinct du premier jeu de volets, peut être agencé au niveau d’une deuxième partie du cadre et est configuré pour être entraîné en déplacement indépendamment du premier jeu de volets.
La première entrée d’air du boîtier est destinée à être agencée au niveau d’une première partie de calandre.
Le deuxième jeu de volets est configuré pour être entraîné en déplacement en fonction du positionnement du clapet d’entrée d’air.
Le deuxième jeu de volets peut être agencé dans la position libérant au moins une ouverture au niveau de la deuxième partie du cadre, lorsque le clapet d’entrée d’air est agencé dans la position d’ouverture libérant l’entrée d’air additionnelle.
Le deuxième jeu de volets peut être agencé dans la position obturant ladite au moins une ouverture au niveau de la deuxième partie du cadre, lorsque le clapet d’entrée d’air est agencé dans la position de fermeture obturant l’entrée d’air additionnelle.
Ledit module comporte avantageusement au moins deux actionneurs respectivement associés à un jeu de volets et configurés pour entraîner en déplacement les jeux de volets indépendamment l’un de l’autre.
Ledit module peut comporter une unité de pilotage comprenant un ou plusieurs moyens de traitement pour commander l’actionnement des clapets, des jeux de volets, du panneau d’obturation.
Le module d’échange thermique est de préférence destiné à équiper un véhicule automobile électrique.
Ledit module peut être un module de refroidissement, configuré pour refroidir ou participer au refroidissement d’au moins un composant électronique et/ou électrique du véhicule automobile.
Le module de refroidissement est par exemple configuré pour le refroidissement des batteries de véhicule automobile électrique ou hybride.
L’invention concerne encore un véhicule automobile équipé d’au moins un module d’échange thermique tel que défini précédemment. Il s’agit de préférence d’un véhicule automobile à moteur électrique. Le véhicule comprend une carrosserie présentant au moins une ouverture définissant au moins une baie de refroidissement en regard de laquelle ledit au moins un module d’échange thermique peut être disposé. La baie de refroidissement peut être disposée sous le pare-chocs.
En particulier, la première entrée d’ air peut être agencée en regard de la baie de refroidissement.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
[Fig. 1] La figure 1 représente schématiquement une partie avant d’un véhicule automobile, vu de côté, équipé d’un module d’échange thermique dans une première configuration de fonctionnement.
[Fig. 2] La figure 2 représente schématiquement la partie avant du véhicule automobile, vu de côté, équipé du module d’échange thermique dans une deuxième configuration de fonctionnement.
[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique en perspective du module d’échange thermique dans la première configuration de fonctionnement.
[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en perspective du module d’échange thermique dans la deuxième configuration de fonctionnement.
[Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique en perspective du module d’échange thermique dans une troisième configuration de fonctionnement.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier, deuxième élément. Il peut s’agir d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas forcément une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus forcément un ordre dans le temps.
Dans la présente, on entend par « en amont », un élément qui est placé avant un autre par rapport au sens d’écoulement d’un flux d’air. À contrario, on entend par « en aval », un élément placé après un autre par rapport au sens d’écoulement de ce flux d’air. Les termes avant et arrière sont définis par rapport au sens d’avancement d’un véhicule automobile.
Les figures 1 et 2 illustrent de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 à moteur, en particulier à moteur électrique 12.
Sur les figures, un premier axe, noté X, correspond à un axe longitudinal du véhicule automobile 10. Il correspond également à un axe d’avancement du véhicule automobile 10. Un deuxième axe, noté Y, est un axe latéral ou transversal. Enfin, un troisième axe, noté Z, est vertical. Les axes, X, Y, Z sont orthogonaux deux à deux.
Le véhicule 10 comporte notamment une carrosserie 14 définissant une face avant 14a et un pare-chocs 16 portés par un châssis (non représenté) du véhicule automobile 10. La carrosserie 14 définit une baie de refroidissement 18, c'est-à-dire une ouverture à travers la carrosserie 14. La baie de refroidissement 18 est unique dans l’exemple représenté. Cette baie de refroidissement 18 se trouve en partie basse, selon l’axe vertical Z, de la face avant 14a de la carrosserie 14. En particulier, comme dans l’exemple illustré, la baie de refroidissement 18 est située sous le pare-chocs 16. Une grille peut être disposée dans la baie de refroidissement 18 pour éviter que des projectiles puissent traverser la baie de refroidissement 18. Un module d’échange thermique 22 peut être disposé dans le véhicule automobile 10, avantageusement en vis-à-vis de la baie de refroidissement 18. La grille permet notamment de protéger ce module d’échange thermique 22.
En particulier, le module d’échange thermique 22 est un module de refroidissement, configuré pour refroidir ou participer au refroidissement d’au moins un composant du véhicule automobile 10, notamment un composant électronique et/ou électrique, susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement. Le module de refroidissement est par exemple configuré pour refroidir ou participer au refroidissement de batteries de véhicule automobile électrique ou hybride. Selon une autre variante ou en complément, le module de refroidissement peut être configuré pour refroidir/participer au refroidissement d’autres composants tels que le moteur, un chargeur embarqué, un convertisseur. Sur les figures 1 et 2, le module d’échange thermique 22, en particulier de refroidissement, est illustré dans une position fonctionnelle, c’est-à-dire quand il équipe le véhicule automobile 10. La figure 1 montre le module d’échange thermique 22 dans une première configuration de fonctionnement avec un seul chemin d’air au sein du module d’échange thermique 22, tandis que la figure 2 montre une deuxième configuration de fonctionnement avec deux chemins d’écoulement d’air isolés au sein du module d’échange thermique 22. Ces configurations sont détaillées par la suite.
Le module d’échange thermique 22 est mieux visible sur les figures 3 à 5.
Il comprend au moins deux échangeurs thermiques 24, 26. Dans l’exemple illustré sur les figures 3 à 5, le module d’échange thermique 22 comprend un premier échangeur thermique 24 et un deuxième échangeur thermique 26. Bien entendu, ce nombre d’échangeurs thermiques n’est pas limitatif. Le module d’échange thermique 22 peut comporter plus d’échangeurs thermiques suivant la configuration souhaitée.
Le module d’échange thermique 22 peut comporter par exemple au moins deux groupes d’échange thermique ou deux jeux d’échangeurs thermiques, chaque groupe d’échange thermique ou jeu d’échangeurs thermiques comprenant un ou plusieurs échangeurs thermiques. Les groupes d’échange thermique peuvent comporter le même nombre d’échangeurs thermiques ou un nombre différent d’échangeurs thermiques.
Le module d’échange thermique 22 peut comporter à titre d’exemple non limitatif un ou plusieurs échangeurs thermiques parmi un évaporateur, un condenseur, un évapo-condenseur, un radiateur notamment un radiateur basse température. Le premier échangeur thermique 24 peut par exemple être un évapo-condenseur. Le deuxième échangeur thermique 26 peut être un radiateur basse température.
Dans les exemples des figures 3 à 5, les échangeurs thermiques 24, 26 sont par exemple disposés les uns derrière les autres selon une direction axiale du module d’échange thermique 22. Les échangeurs thermiques 24, 26 sont alignés selon un axe d’alignement qui est ici parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe longitudinal X.
Selon les modes de réalisation illustrés, chacun des échangeurs thermiques 24, 26, présente une forme générale parallélépipédique dont la longueur s’étend selon l’axe transversal Y, l’épaisseur selon l’axe longitudinal X et la hauteur selon l’axe vertical Z. Le module d’échange thermique 22 comprend également un dispositif de ventilation. Ce dispositif de ventilation comporte au moins une première turbomachine tangentielle 30a et au moins une deuxième turbomachine tangentielle 30b.
Dans les exemples illustrés sur les figures 3 à 5, seules deux turbomachines tangentielles 30a, 30b sont représentées. Ce nombre n’est pas limitatif. Le module d’échange thermique 22 peut comporter plus de deux turbomachines tangentielles 30a, 30b.
La première turbomachine tangentielle 30a est configurée pour mettre en mouvement au moins un flux d’air. Comme schématisé sur la figure 3, la première turbomachine tangentielle 30a peut mettre en mouvement un premier flux d’air Fl destiné à traverser les échangeurs thermiques 24, 26. La première turbomachine tangentielle 30a est disposée en aval des échangeurs thermiques 24, 26 selon le sens d’écoulement du premier flux d’air FL
La première turbomachine tangentielle 30a comprend par exemple un rotor ou turbine (ou hélice tangentielle). La turbine a une forme générale cylindrique. Elle comporte avantageusement un ou plusieurs étages de pales (ou aubes), non illustrées. La turbine est montée rotative autour d’un axe de rotation A, par exemple parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe transversal Y. La première turbomachine tangentielle 30a comporte également un moteur (non représenté) adapté à entrainer en rotation la turbine autour de son axe de rotation A.
La deuxième turbomachine tangentielle 30b est disposée entre le premier échangeur thermique 24 et le deuxième échangeur thermique 26.
Plus précisément, la deuxième turbomachine tangentielle 30b est disposée entre le premier échangeur thermique 24 et le deuxième échangeur thermique 26 selon une direction axiale du module d’échange thermique 22, destinée à correspondre à l’axe longitudinal X du véhicule automobile lorsqu’il est équipé du module d’échange thermique 22.
Comme on le constate dans l’exemple des figures 3 à 5, la deuxième turbomachine tangentielle 30b n’est pas alignée avec les échangeurs thermiques 24, 26 mais est décalée selon l’axe vertical Z par rapport aux échangeurs thermiques 24, 26.
La deuxième turbomachine tangentielle 30b est configurée pour mettre en mouvement au moins un flux d’air. En particulier, en référence à la figure 4, la deuxième turbomachine tangentielle 30b peut mettre en mouvement un deuxième flux d’air F2. « Deuxième » est utilisé ici pour distinguer le flux d’air F2 mis en mouvement par la deuxième turbomachine tangentielle 30b du premier flux d’air Fl précédemment décrit mis en mouvement par la première turbomachine tangentielle 30a. Cela n’implique pas une priorité du premier flux d’air Fl sur le deuxième flux d’air F2.
Contrairement au premier flux d’air Fl, le deuxième flux d’air F2 n’est pas destiné à circuler à travers l’ensemble des échangeurs thermiques 24, 26. Ee deuxième flux d’air F2 est destiné à traverser le ou les échangeurs thermiques qui sont situés devant la deuxième turbomachine tangentielle 30b dans l’axe longitudinal X. Dans l’exemple illustré sur la figure 4, le deuxième flux d’air F2 est destiné à traverser au moins le premier échangeur thermique 24. Fa deuxième turbomachine tangentielle 30b est agencée en aval au moins du premier échangeur thermique selon le sens d’écoulement du deuxième flux d’air F2. Ceci est possible notamment dans une configuration où le canal d’air interne 33 comporte au moins deux chemins d’écoulement d’air isolés 331, 332, comme expliqué plus en détail par la suite.
De plus, lorsque les deux turbomachines tangentielles 30a, 30b fonctionnent, et que le canal d’air interne 33 définit un seul chemin d’écoulement d’air, il est possible que chacune mette en mouvement une partie F’ ou F” d’un flux d’air F extérieur, comme schématisé sur la figure 5. Par exemple, la deuxième turbomachine tangentielle 30b peut mettre en mouvement une partie F’ du flux d’air F extérieur destinée à traverser au moins le premier échangeur thermique 24. La première turbomachine tangentielle 30a peut mettre en mouvement une autre partie F’ ’ du flux d’air F extérieur destinée à traverser l’ensemble des échangeurs thermiques 24, 26.
La deuxième turbomachine tangentielle 30b peut selon une variante de réalisation être agencée entre deux groupes d’échange thermique, dans l’axe longitudinal X. La deuxième turbomachine tangentielle 30b est par exemple en aval du premier groupe d’ échange thermique.
On peut prévoir une variante avec plusieurs deuxièmes turbomachines tangentielles 30b, intercalées entre chaque paire d’échangeurs thermiques, sur le boitier 32, dans l’axe longitudinal X.
La deuxième turbomachine tangentielle 30b peut être similaire ou au contraire différente de la première turbomachine tangentielle 30a. La deuxième turbomachine tangentielle 30b peut comprendre une turbine montée rotative autour d’un axe de rotation A’, par exemple parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe transversal Y. Dans les exemples illustrés, l’axe de rotation A’ de la turbine de la deuxième turbomachine tangentielle 30b peut être parallèle à l’axe de rotation A de la turbine de la première turbomachine tangentielle 30a.
Lorsqu’elles sont différentes, les deux turbomachines tangentielles 30a, 30b peuvent, de façon non limitative, être de dimensions différentes, de diamètres différents, de vitesses différentes, présenter des pales de formes géométriques différentes.
En outre, les turbomachines tangentielles 30a, 30b sont ici configurées pour fonctionner en aspiration, c'est-à-dire qu’elles permettent d’aspirer l’air ambiant pour le conduire au contact d’un ou plusieurs des échangeurs thermiques 24, 26.
De façon avantageuse, la première et/ou deuxième turbomachine tangentielle 30a, 30b peut être destinée à fonctionner, à faible vitesse ou à l’arrêt du véhicule automobile. Au contraire, elle peut être destinée à être à l’arrêt, à vitesse élevée du véhicule automobile.
Par ailleurs, le module d’échange thermique 22, peut comporter un cadre 29. Ce cadre 29 est généralement destiné à être disposé au niveau de la calandre du véhicule automobile 10. Le cadre 29 est muni d’une pluralité de volets 31, 31’, montés mobiles par rapport au cadre 29, de façon à obturer ou libérer une ouverture à travers ce cadre 29.
Plus précisément, au moins un premier jeu de volets 31 est agencé au niveau d’une première partie du cadre 29, dans l’exemple illustré une partie haute selon l’axe vertical Z, qui est destinée à être agencée en regard d’une première partie de calandre, lorsque le module d’échange thermique 22 équipe un véhicule automobile. Le premier jeu de volets 31 peut être agencé dans une position pour libérer ou non au moins une ouverture de la première partie du cadre 29.
Au moins un deuxième jeu de volets 31’ distinct du premier jeu de volets 31, est agencé au niveau d’une deuxième partie du cadre 29, dans l’exemple illustré une partie basse selon l’axe vertical Z, qui est destinée à être agencée en regard d’une deuxième partie de calandre. Le deuxième jeu de volets 31’ peut être agencé dans une position pour libérer ou non au moins une ouverture de la deuxième partie du cadre 29.
Les deux jeux de volets 31, 31’ sont configurés pour être entrainés en déplacement indépendamment l’un de l’autre. Le module d’échange thermique 22 comporte au moins deux actionneurs (non représentés) respectivement associés à un jeu de volets 31, 31’ et configurés pour entrainer en déplacement les jeux de volets 31, 31’ indépendamment l’un de l’autre.
De plus, le module d’échange thermique 22 comporte au moins un boitier ou carénage 32. De façon générale, le boitier 32 permet de loger le ou les échangeurs thermiques 24, 26 et la première turbomachine tangentielle 30a.
La première turbomachine tangentielle 30a est représentée positionnée dans une partie haute, par rapport à l’axe vertical Z, du boitier 32. Alternativement, la première turbomachine tangentielle 30a peut être positionnée dans une partie basse ou médiane du boitier 32.
De même, la deuxième turbomachine tangentielle 30b est représentée positionnée dans une partie haute, par rapport à l’axe vertical Z, du boitier 32. Alternativement, la deuxième turbomachine tangentielle 30b peut être positionnée dans une partie basse ou médiane du boitier 32.
Le boitier 32 peut être réalisé d’une seule pièce ou en plusieurs pièces. De plus, le boitier 32 est avantageusement réalisé au moins en partie dans un matériau d’isolation acoustique et/ou vibratoire. Il peut comporter notamment une partie de structure et une partie d’isolation acoustique et/ou vibratoire supportée par la partie de structure.
Le boitier 32 permet de délimiter un canal d’air interne 33 dans lequel de l’air est destiné à circuler. Les échangeurs thermiques 24, 26 sont disposés dans ce canal d’air 33.
Le boitier 32 peut comprendre une partie avant 34. Cette partie avant 34 est ouverte d’un côté. Elle est en outre destinée à être disposée en regard de la baie de refroidissement, lorsque le module d’échange thermique 22 équipe un véhicule automobile.
Le cadre 29 est agencé au niveau de la partie avant 34 du boitier 32. Ce cadre 29 peut être fixé au boitier 32 par tout moyen approprié.
De façon générale, le boitier 32 (en une ou plusieurs pièces) présente au moins une première entrée d’air 35a. Le côté ouvert de la partie avant 34 permet de définir cette première entrée d’air 35a. La première entrée d’air 35a est au niveau de la première partie du cadre 29 et est destinée à être en regard de la première partie de calandre. La partie avant 34 est conformée pour faire entrer un flux d’air Fl, F2, F dans le module d’échange thermique 22 et pour guider le flux d’air Fl, F2 ou une partie de flux d’air F’, F” jusqu’à un ou plusieurs échangeurs thermiques 24, 26.
Le boitier 32 présente de plus au moins une entrée d’air additionnelle 35b, distincte de la première entrée d’air 35a, visible sur la figure 4. Plus précisément, cette entrée d’air additionnelle 35b est disposée entre les deux échangeurs thermiques 24, 26. L’entrée d’air additionnelle 35b est disposée entre les échangeurs thermiques 24, 26 dans l’axe longitudinal X, mais de façon opposée à la ou une deuxième turbomachine tangentielle 30b.
Le boitier 32 peut comporter une seule entrée d’air additionnelle 35b, en plus de la première entrée d’air 35a disposée entre le premier échangeur thermique 24 et le deuxième échangeur thermique 26, comme dans l’exemple illustré sur les figures 3 à 5. Cette entrée d’air additionnelle 35b permet un apport d’air frais destiné à traverser le deuxième échangeur thermique 26.
On peut aussi prévoir plus d’une entrée d’air additionnelle 35b. Le module d’échange thermique 22 comporte autant d’entrées d’air additionnelles 35b que de deuxièmes turbomachines tangentielles 30b.
La deuxième turbomachine tangentielle 30b peut être sur un côté du boitier 32 et l’entrée d’air additionnelle 35b sur un côté opposé du boitier 32. Par exemple, de façon non limitative, la deuxième turbomachine tangentielle 30b peut être agencée sur le côté du boitier 32 destiné à être en regard du capot du véhicule automobile lorsqu’il est équipé du module d’échange thermique 22, et l’entrée d’air additionnelle 35b peut être agencée du côté opposé en regard du bas de caisse comme illustré sur les figures 3 à 5. À l’inverse, la deuxième turbomachine tangentielle 30b peut être agencée sur le côté du boitier 32 destinée à être en regard du bas de caisse et l’entrée d’air additionnelle 35b du côté opposé destiné à être en regard du capot.
La deuxième turbomachine tangentielle 30b et l’entrée d’air additionnelle 35b peuvent être disposées en face, de façon alignée ou sensiblement alignée, selon l’axe vertical Z.
Le dispositif de ventilation, et plus précisément la première turbomachine tangentielle 30a peut être configurée pour mettre en mouvement un troisième flux d’air F3, destiné à entrer dans le boitier 32 à travers cette entrée d’air additionnelle 35b. « Troisième » est utilisé ici pour distinguer le flux d’air F3 mis en mouvement par la première turbomachine tangentielle 30a du premier flux d’air Fl et du deuxième flux d’air F2 précédemment décrits. Cela n’implique pas une priorité du premier flux d’air Fl ou du deuxième flux d’air F2 par rapport au troisième flux d’air F3.
Contrairement au premier flux d’air Fl, le troisième flux d’air F3 n’est pas destiné à circuler à travers l’ensemble des échangeurs thermiques 24, 26. Le troisième flux d’air F3 est destiné à traverser le ou les échangeurs thermiques qui sont situés derrière l’entrée d’air additionnelle 35b, selon l’axe longitudinal X. Dans l’exemple illustré, le troisième flux d’air F3 est destiné à traverser le deuxième échangeur thermique 26.
Ceci est possible notamment dans une configuration où le canal d’air interne 33 comporte au moins deux chemins d’écoulement d’air isolés 331, 332, comme schématisé sur la figure 4 et expliqué plus en détail par la suite.
Le boitier 32 peut comprendre aussi un carénage 36 permettant de loger au moins les échangeurs thermiques 24, 26. L’entrée ou au moins l’une des entrées d’air additionnelles 35b peut être selon une option sur ce carénage 36.
Afin de permettre l’ouverture ou la fermeture d’une entrée d’air additionnelle 35b, le module d’échange thermique 22 comporte au moins un clapet, nommé clapet d’entrée d’air 37, associé à l’entrée d’air additionnelle 35b. Le module d’échange thermique 22 comporte un clapet d’entrée d’air 37 pour chaque entrée d’air additionnelle 35b.
Différentes variantes d’agencement de l’ouverture additionnelle 35b et du clapet d’entrée d’air 37 peuvent être envisagées. L’entrée d’air additionnelle 35b et le clapet d’entrée d’air 37 associées peuvent être disposées avant le dernier échangeur thermique, selon l’axe longitudinal X. L’entrée d’air additionnelle 35b et le clapet d’entrée d’air 37 associées peuvent en alternative être disposés entre deux groupes d’échange thermique.
Il est également possible dans un mode de réalisation avec plus de deux échangeurs thermiques, de prévoir plusieurs entrées d’air additionnelles 35b et plusieurs clapets 37 associés. Une entrée d’air additionnelle 35b et un clapet d’entrée d’air 37, qui lui est associé, peuvent par exemple être agencés entre chaque paire d’échangeurs thermiques adjacents.
Le clapet d’entrée d’air 37 est agencé mobile par rapport au boitier 32. Dans les exemples illustrés sur les figures 3 à 5, le clapet d’entrée d’air 37 est réalisé par une cloison ou un volet mobile. Le clapet d’entrée d’air 37 peut être déplacé entre une position de fermeture de manière à obturer l’entrée d’air additionnelle 35b, comme montré sur les figures 3 et 5, et, une position d’ouverture de manière à libérer l’entrée d’air additionnelle 35b, comme montré sur la figure
4.
Le clapet d’entrée d’air 37 peut être monté pivotant par rapport au boitier 32, autour d’un axe de pivotement. Cet axe de pivotement est par exemple parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe de rotation A de la première turbomachine tangentielle 30a et/ou A’ de la deuxième turbomachine tangentielle 30b.
Le deuxième jeu de volets 31’ est configuré pour être entrainé en déplacement en fonction du positionnement du clapet d’entrée d’air 37.
Plus précisément, le ou les volets 31’ du deuxième jeu sont configurés pour libérer au moins une ouverture de la deuxième partie du cadre 29, lorsque le clapet d’entrée d’air 37 libère l’entrée d’air additionnelle 35b, comme illustré sur la figure 4.
Au contraire, le ou les volets 31’ du deuxième jeu sont configurés pour obturer l’ouverture de la deuxième partie du cadre 29, lorsque le clapet d’entrée d’air 37 obture l’entrée d’air additionnelle 35b, comme illustré sur les figures 3 et 5.
Lorsqu’il est mis en mouvement par la première turbomachine tangentielle 30a, le troisième flux d’air F3 entre par la deuxième partie de calandre, traverse le deuxième jeu de volets 31’ ouverts puis entre dans le boitier 32 via l’entrée d’air additionnelle 35b, lorsque le clapet 37 associé est dans une position d’ouverture, avant de traverser le deuxième échangeur thermique 26.
En outre, le module d’échange thermique 22 comprend au moins un actionneur (non visible sur les figures) configuré pour entrainer en déplacement au moins un clapet correspondant, tel que le clapet d’entrée d’air 37 entre les positions de fermeture et d’ouverture. Il s’agit par exemple d’un actionneur à moteur pas à pas.
Lorsque plusieurs clapets d’entrée d’air 37 sont prévus, le module d’échange thermique 22 peut comporter au moins deux actionneurs respectivement associés à au moins un clapet d’entrée d’air 37. Ces actionneurs sont configurés pour entrainer en déplacement les clapets d’entrée d’air 37 indépendamment l’un de l’autre. Un actionneur peut être dédié à chaque clapet d’entrée d’air 37. Cela permet d’ouvrir ou d’obturer sélectivement chaque entrée d’air additionnelle 35b. Il est aussi envisageable de prévoir un actionneur pour un ensemble de clapets d’entrée d’air 37, et au moins deux ensembles de clapets d’entrée d’air 37 peuvent être actionnés indépendamment.
De façon alternative, un actionneur peut être configuré pour entrainer en déplacement l’ensemble des clapets d’entrée d’air 37 de façon conjointe.
Le boitier 32 comprend en outre une partie arrière. La première turbomachine tangentielle 30a peut être agencée dans cette partie arrière du boitier 32. La partie arrière du boitier 32 peut former une première volute 38a. Cette première volute 38a loge la première turbomachine tangentielle 30a. La première volute 38a peut notamment définir une sortie de volute.
Le boitier 32 peut définir une deuxième volute 38b pour loger la deuxième turbomachine tangentielle 30b. La deuxième volute 38b peut débuter à partir de la partie du boitier 32 logeant les échangeurs thermiques 24, 26, par exemple selon une option débuter à partir du carénage 36. La deuxième volute 38b s’étend vers l’extérieur du reste du boitier 32, à l’opposé du canal d’air interne 33 dans lequel sont disposés les échangeurs thermiques 24, 26.
Les deux turbomachines tangentielles 30a, 30b sont par exemple agencées, ou les volutes 38a, 38b peuvent être définies, sur des côtés du boitier 32 qui s’étendent dans des plans perpendiculaires l’un par rapport à l’autre.
La partie avant 34 est avantageusement solidaire du carénage 36, de la deuxième volute 38b et de la partie arrière formant ici la première volute 38a. Au moins deux de ces éléments 34, 36, 38a, 38b peuvent également composer une seule pièce unique.
Le boitier 32 comporte au moins une première sortie d’air 40a par exemple définie par la sortie de la première volute 38a dans la partie arrière du boitier 32. La première sortie d’air 40a est en aval de la première turbomachine tangentielle 30a selon le sens d’écoulement du premier flux d’air Fl (figure 3) ou du troisième flux d’air F3 (figure 4) ou encore d’une partie de flux d’air F” (figure 5).
Le boitier 32 comporte de plus au moins une deuxième sortie d’air 40b par exemple définie par la sortie de la deuxième volute 38b. La deuxième sortie d’air est en aval de la deuxième turbomachine tangentielle 30b selon le sens d’écoulement du deuxième flux d’air F2 (figure 4) ou encore d’une partie de flux d’air F’ (figure 5). La deuxième sortie d’air 40b peut être sélectivement ouverte ou fermée. À cet effet, le module d’échange thermique 22 comporte au moins un clapet, nommé clapet de sortie d’air 42, associé à la deuxième sortie d’air 40b.
Le clapet de sortie d’air 42est agencé mobile par rapport au boitier 32. Dans les exemples illustrés sur les figures 3 à 5, le clapet de sortie d’air 42 est réalisé par une cloison ou un volet mobile. Le clapet de sortie d’air 42 peut être déplacé entre une position de fermeture de manière à obturer la deuxième sortie d’air 40b et une position d’ouverture de manière à libérer la deuxième sortie d’air 40b.
Le clapet de sortie d’air 42 peut être monté pivotant par rapport au boitier 32, autour d’un axe de pivotement. Cet axe de pivotement est par exemple parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe de rotation A de la première turbomachine tangentielle 30a ou A’ de la deuxième turbomachine tangentielle 30b.
Le module d’échange thermique 22 comprend au moins un actionneur (non visible sur les figures) configuré pour entrainer en déplacement au moins un clapet correspondant de sortie d’air 42 entre les positions de fermeture et d’ouverture. H s’agit par exemple d’un actionneur à moteur pas à pas.
Lorsque plusieurs clapets de sortie d’air 42 sont prévus, le module d’échange thermique 22 peut comporter au moins deux actionneurs respectivement associés à au moins un clapet de sortie d’air 42. Ces actionneurs sont configurés pour entrainer en déplacement les clapets de sortie d’air 42 indépendamment l’un de l’autre. Un actionneur peut être dédié à chaque clapet de sortie d’air 42. Cela permet d’ouvrir ou d’obturer sélectivement chaque entrée d’air additionnelle 35b. H est aussi envisageable de prévoir un actionneur pour un ensemble de clapets de sortie d’air 42, et au moins deux ensembles de clapets de sortie d’air 42 peuvent être actionnés indépendamment.
De façon alternative, un actionneur peut être configuré pour entrainer en déplacement l’ensemble des clapets de sortie d’air 42 de façon conjointe.
De façon avantageuse, le module d’échange thermique 22 comporte en outre au moins un panneau d’obturation 44. Le panneau d’obturation 44 est par exemple un rideau. Il peut être réalisé dans un matériau rigide ou souple. Ce panneau d’obturation 44 est destiné à séparer le canal d’air interne en au moins deux chemins d’écoulement d’air 331, 332 et à les isoler avantageusement de façon étanche.
Pour ce faire, le panneau d’obturation 44 est monté mobile entre une position rangée, repliée et une position déployée.
Dans la position déployée, comme représenté sur la figure 4, le panneau d’obturation 44 s’étend entre d’une part le premier échangeur thermique 24 et d’autre part l’entrée d’air additionnelle 35b et le deuxième échangeur thermique 26. Notamment, le panneau d’obturation 44 est dans la position déployée lorsque le clapet d’entrée d’air 37 libère l’entrée d’air additionnelle 35b correspondante.
Le panneau d’obturation 44, déployé, délimite ainsi et isole un premier chemin d’écoulement d’air 331 depuis la première entrée d’air 35a jusqu’à la deuxième sortie d’air 40b, et un deuxième chemin d’écoulement d’air 332 depuis l’entrée d’air additionnelle 35b jusqu’à la première sortie d’air 40a.
Plus généralement, le panneau d’obturation 44 peut s’étendre entre d’une part un premier groupe d’échange thermique et d’autre part l’entrée d’air additionnelle 35b et un deuxième groupe d’échange thermique.
Bien entendu, le module d’échange thermique 22 peut comporter plus d’un panneau d’obturation 44. On peut prévoir autant de panneaux d’obturation 44 que d’entrées d’air additionnelles 35b, et donc que de deuxièmes turbomachines tangentielles 30b.
Chaque panneau d’obturation 44 permet dans ce cas d’isoler deux chemins d’écoulement d’air depuis une entrée d’air jusqu’à une sortie d’air.
Lorsque plus de deux chemins d’écoulement d’air sont délimités, l’un des chemins d’écoulement d’air en extrémité met en communication fluidique la première entrée d’air 35a et une sortie d’air en aval d’une deuxième turbomachine tangentielle 30b. L’autre chemin d’écoulement d’air en extrémité met en communication fluidique une entrée d’air additionnelle 35b et la première sortie d’air 40a. Le ou les chemins d’écoulement d’air intermédiaires peuvent mettre en communication fluidique une entrée d’air additionnelle 35b et une sortie d’air en aval d’une deuxième turbomachine tangentielle 30b.
Le panneau d’obturation 44 est par exemple destiné à s’enrouler autour d’un axe d’enroulement B. L’axe d’enroulement B du panneau d’obturation 44 est par exemple transversal à l’axe d’alignement des échangeurs thermiques 24, 26. Dans l’exemple illustré, l’axe d’enroulement B est parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe de rotation A, respectivement A’, de la première 30a, respectivement deuxième 30b, turbomachine tangentielle. L’axe d’enroulement B est ici parallèle à l’axe transversal Y.
Le module d’échange thermique 22 peut comporter un ou plusieurs éléments de fixation du ou des panneaux d’obturation 44 sur le boitier 32.
Le module d’échange thermique 22 peut comporter un mécanisme d’entrainement du panneau d’obturation 44, avantageusement motorisé. L’unité de pilotage ou une autre peut comprendre un ou plusieurs moyens de traitement pour commander l’actionnement du panneau d’obturation 44, et donc du mécanisme d’entrainement correspondant.
Le module d’échange thermique 22 peut comprendre encore une unité de pilotage (non représentée). Il peut s’agir par exemple d’un calculateur. Cette unité de pilotage comprend un ou plusieurs moyens de traitement pour commander un ou plusieurs des actionneurs (non représentés) des jeux de volets 31, 31’, des clapets 37, 42, et/ou du mécanisme d’entrainement du panneau d’obturation 44.
Différentes configurations de fonctionnement du module d’échange thermique 22 sont détaillées en référence aux figures 3 à 5.
La figure 3 illustre une première configuration de fonctionnement, qui peut être une configuration standard.
Selon cette première configuration de fonctionnement, les deux clapets d’entrée d’air 37 et de sortie d’air 42 sont fermés et le panneau d’obturation ou rideau 44 est rangé. H est par exemple replié, escamoté. De plus, les volets 31 du premier jeu libèrent l’ouverture de la première partie du cadre 29, tandis que le ou les volets 31’ du deuxième jeu obturent l’ouverture de la deuxième partie du cadre 29.
Avec une telle configuration, un seul chemin d’écoulement d’air est défini dans le canal d’air interne 33, depuis la première entrée d’air 35a jusqu’à la première sortie d’air 40a en aval de la première turbomachine tangentielle 30a.
En fonctionnement de cette dernière, le premier flux d’air Fl est mis en mouvement et traverse la première partie de calandre du véhicule automobile équipé du module d’échange thermique 22, pénètre dans le boitier 32 à travers la première entrée d’air 35a puis traverse l’ensemble des échangeurs thermiques 24, 26 avant de sortir du module d’échange thermique 22 par la première sortie d’air 40a en aval de la première turbomachine tangentielle 30a.
Dans l’exemple particulier illustré, le flux d’air en aval de la première turbomachine tangentielle 30a est dirigé vers le bas de caisse du véhicule automobile équipé du module d’échange thermique 22.
De plus, l’agencement du clapet d’entrée d’air 37 pour obturer l’entrée d’air additionnelle et l’agencement du deuxième jeu de volets 31’ de façon à obturer l’ouverture de la deuxième partie du cadre 29, permettent d’éviter que l’air généralement chaud qui est évacué en aval de la première turbomachine tangentielle 30a ne soit aspiré de nouveau au sein du boitier 32. Autrement dit, on évite ainsi de « polluer » l’air frais pénétrant dans le boitier 32 par de l’air chaud ayant déjà traversé les échangeurs thermiques 24, 26.
La figure 4 illustre une deuxième configuration de fonctionnement, qui peut être une configuration de charge rapide.
Selon cette deuxième configuration de fonctionnement, les deux clapets d’entrée d’air 37 et de sortie d’air 42 sont ouverts. Dé plus, les deux jeux de volets 31, 31’ sont agencés pour libérer les ouvertures du cadre 29.
Le panneau d’obturation ou rideau 44 est déployé. Il permet de délimiter, d’isoler, les deux chemins d’écoulement d’air 331, 332. Dans l’exemple illustré, le panneau d’obturation 44 est déployé entre le premier échangeur thermique 24 et le deuxième échangeur thermique 26. Le canal d’air qu’il y aurait entre le premier échangeur thermique 24 et le deuxième échangeur thermique 26 (comme décrit en référence à la première configuration de fonctionnement) est ainsi condamné. Le panneau d’obturation 44 permet d’isoler l’entrée d’air additionnelle 35b de la première entrée d’air 35a et du premier échangeur thermique 24.
Le premier chemin d’écoulement d’air 331 met en communication fluidique la première entrée d’air 35a avec la deuxième sortie d’air 40b, tandis que le deuxième chemin d’écoulement d’air 332 met en communication fluidique l’entrée d’air additionnelle 35b avec la première sortie d’air 40a. Cette configuration n’est pas limitative. Le panneau d’obturation 44 pourrait être déployé entre deux groupes d’échange thermique ou jeux d’échangeurs thermiques. Plusieurs panneaux d’obturation 44 pourraient également être déployés entre les groupes d’échange thermique ou jeux d’échangeurs thermiques. Les deux turbomachines tangentielles 30a et 30b peuvent fonctionner. Ainsi, chacune permet de mettre en mouvement un flux d’air destiné à traverser le ou les échangeurs thermiques dans le chemin d’écoulement d’air 331, 332 associé.
Dans l’exemple illustré, la deuxième turbomachine tangentielle 30b peut mettre en mouvement un deuxième flux d’air F2 qui est destiné à traverser une première partie de la calandre, pénétrer dans le boitier 32 par la première entrée d’air 35a et traverser le premier échangeur thermique 24 avant de sortir du boitier 32 par la deuxième sortie d’air 40b. Ainsi, le deuxième flux d’air F2 traverse le premier échangeur thermique 24 sans circuler à travers le deuxième échangeur thermique 26.
La première turbomachine 30a quant à elle, peut mettre en mouvement un troisième flux d’air F3 destiné à traverser une deuxième partie de calandre, pénétrer dans le boitier 32 par l’entrée d’air additionnelle 35b, traverser le deuxième échangeur thermique 26 avant de sortir du boitier 32 par la première sortie d’air 40a. Ainsi, le troisième flux d’air F3 traverse le deuxième échangeur thermique 26 qui est situé après l’entrée d’air additionnelle 35b, selon l’axe longitudinal X, sans circuler à travers le premier échangeur thermique 24. Cette configuration est notamment intéressante car elle permet un apport en air frais en amont du deuxième échangeur thermique 26. Cela permet d’optimiser les performances de refroidissement du deuxième échangeur thermique 26.
Les termes « deuxième » et « troisième » flux d’air F2, F3 sont utilisés pour distinguer les flux d’air F2, F3 mis en mouvement, notamment aspirés, par les deux turbomachines tangentielles 30a, 30b selon la deuxième configuration de fonctionnement, du premier flux d’air Fl décrit en référence à la première configuration de fonctionnement.
La figure 5 illustre une troisième configuration de fonctionnement, correspondant à un mode intermédiaire. Cette troisième configuration de fonctionnement peut être intéressante notamment lorsque le premier échangeur thermique 24 nécessite plus de refroidissement. Cela peut être le cas par exemple lorsqu’il s’agit d’un évapo-condenseur. Cet évapo-condenseur peut être configuré pour dissiper / évacuer la chaleur captée au niveau d’un échangeur de type refroidisseur de liquide, ou refroidisseur d’eau, aussi nommé « chiller » en anglais, lui-même configuré pour dissiper la chaleur générée par au moins un composant électronique et/ou électrique (tel que des batteries d’un véhicule automobile électrique). Selon cette troisième configuration de fonctionnement, le clapet d’entrée d’air 37 entre les deux échangeurs thermiques 24, 26 est fermé, et à l’inverse le clapet de sortie d’air 42 au niveau de la deuxième turbomachine tangentielle 30b est ouvert. Les volets 31 du premier jeu libèrent l’ouverture de la première partie du cadre 29, tandis que le ou les volets 31’ du deuxième jeu obturent l’ouverture de la deuxième partie du cadre 29.
Le panneau d’obturation 44 est rangé, par exemple replié ou escamoté. Les deux turbomachines tangentielles 30a, 30b peuvent fonctionner. Elles mettent en mouvement un flux d’air F qui pénètre dans le boitier 32 par la première entrée d’air 35a. Tout le flux d’air F aspiré traverse le premier échangeur thermique 24. Une première partie du flux d’air F’ en aval du premier échangeur thermique 24 est évacuée par la deuxième sortie d’air 40b. Une deuxième partie du flux d’air F” en aval du premier échangeur thermique 24 traverse également le deuxième échangeur thermique 26 avant d’être évacuée par la première sortie d’air 40a.
Selon une configuration non représentée avec plus de deux échangeurs thermiques, tout le flux d’air F aspiré traverserait un premier jeu d’échangeurs thermiques avant la ou une deuxième turbomachine tangentielle 30b. La première partie du flux d’air F’ en aval du premier jeu d’échangeurs thermiques serait évacuée par la ou une deuxième sortie d’air 40b. La deuxième partie du flux d’air F” en aval du premier jeu d’échangeurs thermiques traverserait un deuxième jeu d’échangeurs thermiques avant d’être évacuée par la première sortie d’air 40a.
Si plusieurs deuxièmes turbomachines tangentielles 30b sont prévues, lors de la progression du flux d’air à travers l’ensemble des échangeurs thermiques, une partie du flux d’air est évacuée par chaque sortie d’air en aval d’une deuxième turbomachine tangentielle 30b jusqu’à être évacuée par la première sortie d’air 40a en aval de la première turbomachine tangentielle 30a qui est la dernière des turbomachines tangentielles selon l’axe longitudinal X.
Dans l’exemple particulier illustré, les flux d’air en aval de la première turbomachine tangentielle 30a et de la deuxième turbomachine tangentielle 30b sont dirigés vers le bas de caisse du véhicule automobile équipé du module d’échange thermique 22.
De façon similaire à la première configuration, le clapet d’entrée d’air 37 obturant l’entrée d’air additionnelle et le deuxième jeu de volets 31’ obturant l’ouverture de la deuxième partie du cadre 29, permettent d’éviter que l’air généralement chaud qui est évacué en aval des turbomachines tangentielles 30a, 30b ne soit aspiré de nouveau au sein du boitier 32, évitant ainsi de « polluer » l’air frais pénétrant dans le boitier 32 par de l’air chaud. Par ailleurs, selon un exemple de réalisation particulier, le module d’échange thermique 22 peut comporter encore un ou plusieurs volets 46 agencés en extrémité arrière du boitier 32, du côté opposé à la première entrée d’air 35a. Il s’agit par exemple de volets 46 montés pivotants entre une position d’ouverture permettant une circulation d’au moins un flux d’air et une position de fermeture. La position d’ouverture peut être particulièrement avantageuse à vitesse élevée du véhicule automobile, et que les turbomachines tangentielles 30a, 30b sont à l’arrêt. La position de fermeture peut être avantageuse à faible vitesse du véhicule automobile, et qu’au moins une des turbomachines tangentielles 30a, 30b fonctionne.
De façon non limitative, l’axe de pivotement des volets 46 peut être parallèle ou sensiblement parallèle à l’axe de rotation A, respectivement A’ , de la première 30a, respectivement deuxième 30b, turbomachine tangentielle. D’autres configurations sont envisageables.
En position de fermeture, comme montré sur les figures 3 à 5, les volets 46 sont donc disposés dans un plan incliné formant dans cet exemple un angle a non nul avec un axe orthogonal à l’axe d’alignement des échangeurs thermiques 24, 26 et à l’axe de rotation A de la première turbomachine tangentielle 30a, c'est-à-dire avec l’axe vertical Z lorsque le module d’échange thermique 22 équipe un véhicule automobile. L’angle a est de préférence compris entre 5° et 20°. Cet angle a assure une distribution homogène de l’air sur les échangeurs thermiques 24, 26.
Ainsi, la ou les deuxièmes turbomachines tangentielles 30b permettent d’augmenter le débit d’air et de répondre à un besoin d’air frais plus important du module d’échange thermique.
En particulier, grâce aux turbomachines tangentielles 30a, 30b, au jeu de clapets 37, 42 et au panneau d’obturation 44, différentes configurations de fonctionnement sont possibles comme décrit précédemment et peuvent être gérées selon le besoin de refroidissement requis en termes de débit d’air et de température.

Claims

25 Revendications
[Revendication 1] Module d’échange thermique (22) pour véhicule automobile (10), comprenant : un boitier (32), au moins un premier échangeur thermique (24) et un deuxième échangeur thermique (26) disposés dans le boitier (32), et un dispositif de ventilation comportant au moins une première turbomachine tangentielle (30a) configurée pour mettre en mouvement au moins un premier flux d’air (Fl) destiné à traverser l’ensemble des échangeurs thermiques (24, 26), ladite au moins une première turbomachine tangentielle (30a) étant disposée en aval de l’ensemble des échangeurs thermiques (24, 26) selon le sens d’écoulement du premier flux d’air (Fl), caractérisé en ce que le dispositif de ventilation comporte au moins une deuxième turbomachine tangentielle (30b) configurée pour mettre en mouvement au moins un deuxième flux d’air (F2) destiné à traverser ledit au moins un premier échangeur thermique (24), et disposée sur un côté du boitier (32) entre lesdits premier et deuxième échangeurs thermiques (24, 26), en étant en aval dudit au moins un premier échangeur thermique (24) selon le sens d’écoulement du deuxième flux d’air (F2).
[Revendication 2] Module d’échange thermique (22) selon la revendication précédente, dans lequel le boitier (32) présente au moins une première entrée d’air (35a) et au moins une entrée d’air additionnelle (35b) distincte de la première entrée d’air (35a), disposée entre lesdits au moins deux échangeurs thermiques (24, 26) sur un côté du boitier (32) opposé au côté portant la deuxième turbomachine tangentielle (30b).
[Revendication 3] Module d’échange thermique (22) selon la revendication précédente, comprenant au moins un clapet d’entrée d’air (37) agencé mobile par rapport au boitier (32), entre une position de fermeture de manière à obturer l’entrée d’air additionnelle (35b) et une position d’ouverture de manière à libérer l’entrée d’air additionnelle (35b).
[Revendication 4] Module d’échange thermique (22) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel : le boitier (32) comporte une première sortie d’air (40a) en aval de la première turbomachine tangentielle (30a) selon le sens d’écoulement du premier flux d’air (Fl) et une deuxième sortie d’air (40b) en aval de la deuxième turbomachine tangentielle (30b) selon le sens d’écoulement du deuxième flux d’air (F2), et au moins un clapet de sortie d’air (42) est agencé mobile par rapport au boitier, (32) entre une position de fermeture de manière à obturer la deuxième sortie d’air (40b) et une position d’ouverture de manière à libérer la deuxième sortie d’air (40b).
[Revendication 5] Module d’échange thermique (22) selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel ledit au moins un clapet (37, 42) est monté pivotant par rapport au boitier.
[Revendication 6] Module d’échange thermique (22) selon la revendication 2 en combinaison avec l’une des revendications précédentes, comportant au moins un panneau d’obturation (44) monté mobile entre : une position repliée et une position déployée, dans laquelle il s’étend entre d’une part ledit au moins un premier échangeur thermique (24) et d’autre part l’entrée d’air additionnelle (35b) et ledit au moins un deuxième échangeur thermique (26).
[Revendication 7] Module d’échange thermique (22) selon les revendications 3 et 6, dans lequel ledit au moins un panneau d’obturation (44) est configuré pour être dans la position déployée lorsque ledit au moins un clapet d’entrée d’air (37) est dans la position d’ouverture libérant l’entrée d’air additionnelle (35b).
[Revendication 8] Module d’échange thermique (22) selon l’une des revendications précédentes, comportant un cadre (29) destiné à être disposé au niveau de la calandre du véhicule automobile, le cadre (29) étant muni d’une pluralité de Tl volets (31, 31’) montés mobiles par rapport au cadre (29), de façon à obturer ou libérer au moins une ouverture à travers le cadre (29), dont : au moins un premier jeu de volets (31) agencé au niveau d’une première partie du cadre (29), et un deuxième jeu de volets (31’) distinct du premier jeu de volets (31), agencé au niveau d’une deuxième partie du cadre (29) et configuré pour être entrainé en déplacement indépendamment du premier jeu de volets (31).
[Revendication 9] Module d’échange thermique (22) selon les revendications 3 et 8, dans lequel le deuxième jeu de volets (31’) est configuré pour être entrainé en déplacement en fonction du positionnement du clapet d’entrée d’air (37), en étant : agencé dans la position libérant au moins une ouverture au niveau de la deuxième partie du cadre (29), lorsque le clapet d’entrée d’air (37) est agencé dans la position d’ouverture libérant l’entrée d’air additionnelle (35b), et agencé dans la position obturant ladite au moins une ouverture au niveau de la deuxième partie du cadre (29), lorsque le clapet d’entrée d’air (37) est agencé dans la position de fermeture obturant l’entrée d’air additionnelle (35b).
[Revendication 10] Véhicule automobile (10), en particulier à moteur électrique, comprenant une carrosserie (14) présentant au moins une ouverture définissant au moins une baie de refroidissement (18), caractérisé en ce qu’il comporte au moins un module d’échange thermique (22) selon l’une des revendications précédentes, disposé en regard de la baie de refroidissement (18).
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