EP3520590A1 - Dispositif d'échange thermique pour un véhicule automobile, associant un module thermoélectrique et un échangeur de chaleur à circulation d'un fluide - Google Patents

Dispositif d'échange thermique pour un véhicule automobile, associant un module thermoélectrique et un échangeur de chaleur à circulation d'un fluide

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Publication number
EP3520590A1
EP3520590A1 EP17787219.9A EP17787219A EP3520590A1 EP 3520590 A1 EP3520590 A1 EP 3520590A1 EP 17787219 A EP17787219 A EP 17787219A EP 3520590 A1 EP3520590 A1 EP 3520590A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
circuit
zone
channel
thermoelectric module
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.)
Pending
Application number
EP17787219.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Lionel ROBILLON
Mohamed Ibrahimi
Jean Damien MULLER
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3520590A1 publication Critical patent/EP3520590A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20872—Liquid coolant without phase change
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/023—Mounting details thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00—Heat exchange conduits
    • F28F2210/10—Particular layout, e.g. for uniform temperature distribution

Definitions

  • Heat exchange device for a motor vehicle, associating a thermoelectric module and a heat exchanger with circulation of a fluid
  • the present invention is in the field of heat exchange devices for thermally treating electrical components, particularly power, fitted to motor vehicles.
  • the present invention relates more specifically to such a device for heat exchange, comprising a thermoelectric module Peltier effect thermally connected with a heat exchanger circulating a heat transfer fluid.
  • a thermoelectric module Peltier effect thermally connected with a heat exchanger circulating a heat transfer fluid.
  • motor vehicles some are equipped with an electric motor for their propulsion. This is particularly the case for vehicles whose propulsion is electrically powered alone, or for vehicles whose propulsion is hybrid engine combining an electric motor and a combustion engine.
  • Such vehicles are equipped for their propulsion with an electric motor and electrical power organs dedicated to its operation.
  • These electrical power devices include in particular a control module of the operation of the electric motor and a reserve of electrical energy comprising one or more batteries.
  • the participating electrical power components of the power supply of the electric motor are subject to temperature variations that may affect their performance and / or damage them. Such temperature variations are notably generated as a function of the climatic conditions and / or by the putting into operation of the electrical components having the effect of causing them to overheat. As a result, it is common to thermally treat the electrical components of the motor vehicle, to preserve them and / or to maintain their performance.
  • the document US 2014 013 774 (BEHR Gmbh & Co.Kg) describes such a device for heat exchange dedicated to the cooling of a reserve of electrical energy for supplying energy to a propulsive electric motor of a motor vehicle.
  • the heat exchanger is formed of a casing housing a heat transfer circuit for the passage therethrough.
  • the circuit consists of a plurality of channels successively connected to each other. Two adjacent channels route the fluid in opposite directions of fluid flow through the circuit.
  • the thermoelectric module is composed of a plurality of thermoelectric elements Peltier effect affixed against one of the faces of the housing. The thermoelectric elements are thus interposed between the housing and a plate forming a support of the batteries constituting the electrical energy reserve.
  • thermoelectric module between the housing and the batteries hinders the heat transfer between these two components.
  • the invention improves the situation.
  • the present invention relates to a device for heat exchange dedicated to the heat treatment of an electrical member, for example power, equipping a motor vehicle.
  • the device for heat exchange of the present invention comprises a thermoelectric Peltier effect module thermally connected to one of the large faces of a heat exchanger circulating a heat transfer fluid constituting the device according to the invention.
  • the object of the present invention is to optimize the utilization of the heat capacities of the coolant circulating through the device according to the invention, in the context of a thermal connection between a housing constituting the device according to the invention and forming a heat exchanger heat with the thermoelectric module and a thermal connection of the same housing with the electrical member to be heat treated.
  • the heat exchanger is arranged in a housing, for example a flat housing a circuit for conveying a coolant.
  • the coolant is likely to be a liquid or a refrigerant, brine or any other fluid capable of storing, capturing and / or returning thermal energy.
  • Such a housing is delimited at least not its large faces. These are opposite and form reception seats of the thermoelectric module and the electrical member to heat treat.
  • the housing is in physical contact with the thermoelectric module at one of its large faces and with the electrical organ at the other of its large faces.
  • the differentiated thermal exchanges of the heat exchanger with respectively the thermoelectric module and the electrical member are used to homogenize the distribution of the surface temperature of the housing, individually to its large faces in particular, and to maintain said differentiated heat exchanges to respective thresholds of temperature difference tolerated.
  • the circuit is subdivided into at least two fluidic paths abutted in series and arranged in separate zones of the housing.
  • the heat transfer fluid can then flow successively through an upstream fluid path formed in a first zone of the housing, then through a downstream fluid path formed in a second zone of the housing.
  • the concepts upstream and downstream are of course to be appreciated according to the direction of circulation of the heat transfer fluid through the circuit.
  • the first zone of the housing thermally treats primarily the component assigned to this zone, for example by taking or supplying calories from the heat transfer fluid flowing through the upstream fluid path.
  • the second zone of the housing thermally treats in a secondary manner the component assigned to this second zone, by providing or removing a remainder of the calories of the coolant flowing through the downstream fluid path.
  • the first zone and the second zone each extend at least partially along the extent of a first contact surface between the housing and the thermoelectric module and along a second surface of the housing able to come into contact with the electrical component , the fluidic paths are arranged at a distance from each other, providing a zone of thermal break between the first zone and the second zone,
  • At least the upstream fluidic path comprises a plurality of intermediate channels connecting in parallel the input channel and the outlet channel of the upstream fluid path,
  • the downstream fluidic path comprises a plurality of intermediate channels connecting in parallel the inlet channel and the outlet channel of the downstream fluid path,
  • each of the fluidic paths comprises on the one hand an inlet channel and an outlet channel for the heat transfer fluid extending along a length of the housing, and on the other hand at least one intermediate channel connecting the inlet channel to each other; and the output channel and extending in a width of the housing.
  • the casing is flat and rectangular
  • the intermediate channels are of identical or different sections
  • a section of the intermediate channels is smaller than a section of the input channel and / or the output channel
  • the intermediate channels change at least twice in direction according to their main extension dimension.
  • the intermediate channels form zig-zag within the housing
  • At least one of the channels forming the circuit comprises at least one restriction of the passage section of the coolant, the restriction is provided locally at the inlet channel.
  • this restriction is located at the entrance of the zone concerned. This restriction locally accelerates the heat transfer fluid to ensure proper filling of the intermediate channels, especially those which are remote from the portion feeding the intermediate channels. Thus the speed of the fluid can be accelerated, especially in the fluid inlet zones inside one and / or the other of the fluidic paths.
  • a first restriction is provided on the outlet channel of the upstream fluid path, downstream of the intermediate channel or channels of the upstream fluid path in the direction of flow of the fluid through the circuit. The flow velocity of the fluid is thus increased at the inlet of the downstream fluid path,
  • a second restriction is provided on the inlet channel of the upstream fluid path, upstream of at least one intermediate channel of the upstream fluid path in the direction of flow of the fluid through the circuit. The speed of circulation fluid is thus increased at the inlet of the upstream fluid path,
  • At least one third restriction is provided on at least one intermediate channel of at least one given fluid path.
  • the section of at least one of the channels composing the circuit is variable
  • the circuit is connected to at least one inlet mouth forming an intake duct of the heat transfer fluid inside the circuit, and to at least one outlet mouth forming a duct for evacuating the heat transfer fluid out of the circuit, the inlet mouth and the outlet mouth opening each out of the housing to any of its side faces extending between its large faces. More specifically, it is mentioned that the inlet mouth is connected to the input channel of the upstream fluid path and that the outlet mouth is connected to the outlet channel of the downstream fluid path,
  • the housing is formed of a hollow body defining a cavity forming the circuit, the body incorporating at least one partition defining at least the fluidic path, said cavity being closed by at least one cover, a bottom of the body forming the first large face of the housing and the cover forming the second large face of the housing.
  • the lid is advantageously formed of a plate resting on a plurality of partitions formed in the cavity.
  • the seat provided by the slices of the partitions on which the cover is resting makes it possible to reinforce the mechanical holding of the cover, despite the variations in temperatures at which the housing is intended to be subjected.
  • the heat exchange is favored between the cover and the electrical member or the thermoelectric module, with which the cover is thermally connected. Indeed, the coolant is directly in contact with the lid,
  • the body is formed of a one-piece piece made indifferently by molding or by machining a metal part.
  • the invention also relates to a cooling system comprising a device as described herein and an electrical member, including power, equipping a motor vehicle, the electrical member being in thermal contact with the second major face defining the housing.
  • the fhiidic paths are each composed of a plurality of channels, including in particular for each of the fluid paths a heat transfer fluid inlet channel and a heat transfer fluid outlet channel.
  • the input channel and the output channel are interconnected by one or preferably a plurality of intermediate channels interposed in parallel between the input channel and the output channel.
  • the inlet channel of the upstream fluidic path is connected to an inlet mouth through which the heat transfer fluid is admitted inside the circuit.
  • the outlet channel of the upstream fluid path is connected to the inlet channel of the downstream fluid path.
  • the outlet channel of the downstream fluid path is then connected to an outlet mouth through which the heat transfer fluid is discharged out of the circuit.
  • the flow of the fluid through the circuit in series, that is to say successively through the upstream fluid path and the downstream fluid path, can be organized to provide the desired heat exchange between the fluid coolant and respectively the different areas of the housing.
  • the fluid circulation modalities through the circuit are advantageously regulated from the specific arrangements of the fhiidic paths. Such regulation is in particular provided according to the number, distribution and / or global or localized sections of the different channels respectively composing each of the fhiidic paths.
  • the body is capped with a closure lid of its hollow interior volume.
  • the bottom of the housing protects one of the large faces of the housing and the cover protects the other large faces of the housing.
  • the body is internally partitioned to provide the different channels respectively composing the upstream fluid path and the downstream fluid path.
  • the body may be formed by machining a metal part or by molding for example, incorporating the partitions between the different channels of the circuit.
  • the thermoelectric module is for example affixed against the outer surface of the bottom of the housing, the electrical member then being affixed against the outer surface of the cover arranged in plate. Conversely, the electrical member is likely to be affixed against the outer surface of the bottom of the housing and the thermoelectric module against the outer surface of the cover.
  • the electrical member is in particular an electrical power device, such as for example a reserve of electrical energy or a control module of the operation of a propulsive electric motor of the motor vehicle.
  • electrical power device such as for example a reserve of electrical energy or a control module of the operation of a propulsive electric motor of the motor vehicle.
  • other electrical components such as, for example, electrical and / or electronic components and / or control modules, can be thermally connected with any one of the large faces of the housing, alone or in combination with the aforementioned electrical components.
  • first zone corresponding to the upstream fluid path can be assigned to the heat treatment of a DC / DC converter while the second zone corresponding to the downstream fluid path can be assigned to the heat treatment of a control module which for example processes signal information.
  • a control module which for example processes signal information.
  • first large face and / or the second large face of the housing are capable of being thermally connected not only respectively with the electrical member and with the thermoelectric module, but also with any other member (s) and / or electrical module (s) or additional electronic (s) to be heat treated, such as electrical components and / or electronic (s), including one or more annexes thermoelectric modules.
  • thermoelectric module is affixed in mechanical contact against the outer surface of a first large face of the housing, in particular on a corresponding extent to a first contact surface.
  • the electrical member is affixed in mechanical contact against the outer surface of the second large face of the housing, in particular on a corresponding extent to a second contact surface.
  • first zone and the second zone preferably each extend at least partially along the extent of a first contact surface between the housing and the thermoelectric module and along a second contact surface between the housing and the the electric organ. It is understood that the first contact surface is formed in whole or in part by the outer surface of the first major face and that the second contact surface is formed in whole or in part by the outer surface of the second large face of the housing.
  • the upstream fluid path and the downstream fluidic path are preferably juxtaposed inside the casing according to the same general plan of extension of the circuit.
  • the fluidic paths are advantageously individually arranged so as to control the flow of the fluid through the circuit.
  • Such fluid circulation modes are particularly related to its flow, its speed and overall the amount of fluid flowing individually through the different channels respectively component of the fluidic paths.
  • the individual arrangement of the fluidic paths is differentiated preference and provides:
  • the arrangement of a given fluid path makes it possible to locally regulate the heat exchange between the heat transfer fluid and the zone of the housing which houses said given fluid path.
  • the distribution of the surface temperature of the one and / or the other of the zones can be regulated, so as to obtain a homogeneous or heterogeneous temperature distribution.
  • the quantity of calories firstly exchanged with the first zone and secondarily with the second zone is advantageously regulated from the respective arrangements of the upstream fluid path and the downstream fluid path.
  • FIG. 1 and FIG. 2 are perspective views, respectively in exploded view and assembled view, of a device for heat exchange according to the present invention
  • FIG. 3 is an illustration according to its general plan of extension of the device for heat exchange represented in FIG. 1,
  • FIGS. 4 to 9 are illustrations, according to the general plan, of a device for heat exchange according to the present invention, according to different embodiments of a hydraulic circuit that comprises said device,
  • FIGS. 10 to 12 are illustrations of different positions of implantation of a fluid inlet mouth and a fluid outlet mouth equipping a heat exchange device according to the present invention. It should first be noted that the figures show the present invention in detail and in particular ways of its implementation. Said figures and their description can of course serve, if necessary, to better define the present invention, both in its particularities and in its generality, particularly in relation to the description of the present invention which has just been made.
  • an electrical member 1 for example a power device, fitted to a motor vehicle, is provided to be heat-treated by means of a device for heat exchange 2 according to the invention.
  • the device for heat exchange 2 comprises a generally planar heat exchanger 3 and a thermoelectric module 4.
  • the heat exchanger 3 is of the circulating type of a heat transfer fluid F inside a circuit 5.
  • the thermoelectric module 4 typically comprises at least one thermoelectric element Peltier effect.
  • the heat exchanger 3 is arranged in a housing 6, in particular flat, housing the circuit 5, which extends along an extension plane P of the housing 6 for conveying the heat transfer fluid F therethrough.
  • the circuit 5 comprises an inlet mouth 7 for the admission of the heat transfer fluid F inside the circuit 5 and an outlet mouth 8 for the discharge of the heat transfer fluid F out of the circuit 5.
  • the inlet mouth 7 and the outlet mouth 8 are provided to be connected to the connecting lines of the circuit to a source of heat transfer fluid.
  • the housing 6 comprises two large faces 9, 10 superimposed along its plane P of extension, which are used to thermally connect the heat exchanger 3 with the thermoelectric module 4 and the electrical member 1, respectively.
  • the outer surface of a first large face 9 of the housing 6 provides a first receiving surface by mechanical contact of the thermoelectric module 4.
  • the outer surface of the second major face 10 of the housing 6 provides a second receiving surface by mechanical contact of the 1.
  • the first receiving surface S1 of the thermoelectric module 4 and the second receiving surface S2 of the electrical member 1 may cover all or part of the large faces 9 , 10 of the housing 6 which are respectively assigned to them.
  • the inlet mouth 7 and the outlet mouth 8 are arranged, preferably close to one another, on at least one of the lateral faces L 1, L 2, L3 and / or L4 of the housing 6 extending perpendicularly between its large faces 9, 10.
  • the inlet mouth 7 and the outlet mouth 8 may be arranged on the same side face L1 or L2 of the housing 6, as illustrated respectively in FIG. 10 and FIG. 11, or each of them being arranged on a lateral face L 1 and L 2 of the housing 6, preferably adjacent, as illustrated in FIG. 12.
  • the housing 6 is essentially formed of a one-piece body 11 whose bottom 12 forms its first large face 9.
  • the interior volume of the body 11 forms a cavity which is partitioned by partitions 13 forming between them component channels.
  • the body 11 is capped with a lid 15 for closing its internal volume.
  • the lid 15 forms the second large face 10 of the housing 6 in the illustrated example.
  • Such a cover is advantageously a plate attached in a sealed manner to the body 11.
  • the circuit 5 is composed of two fluidic paths 5a,
  • the circuit 5 comprises an upstream said fluidic path 5a formed inside a first zone ZI of the housing 6 and a downstream fluidic path 5b formed inside a second zone Z2 of the housing 6.
  • the first zone ZI of the housing 6 removes or delivers priority calories heat transfer fluid F admitted inside the circuit 5 and flowing through the upstream fluid path 5a.
  • the heat transfer fluid F then flows through the downstream fluid path 5b and the second zone Z2 of the housing 6 removes or delivers secondarily heat transfer fluid F.
  • the first receiving surface SI of the thermoelectric module 4 and or the second receiving surface S2 of the electrical member 1 are capable of extending to the large faces 9, 10 of the housing 6 respectively in whole or in part over the extent of the first zone ZI and / or the second zone Z2.
  • the upstream fluid path 5a comprises a first inlet channel 14el of the heat transfer fluid F therethrough.
  • a first junction channel 14jl connects the first input channel 14el to the inlet mouth 7.
  • the upstream fluid path 5a also has a first output channel 14s 1 of the fluid F to the downstream fluid path 5b.
  • a plurality of first intermediate channels 14a1-f each connect in parallel the first input channel 14a1 and the first output channel 14s1.
  • the downstream fluid path 5b comprises a second outlet channel 14s2 of the heat transfer fluid F, connected to the outlet mouth 8 by a second connecting channel 14j2.
  • the downstream fluid path 5b also comprises a second inlet channel 14e2 for its fluidic connection to the upstream fluid path 5a.
  • the second input channel 14e2 is connected in extension of the first output channel 14s 1 of the upstream fluid path 5a.
  • the second input channel 14e2 and the second output channel 14s2 of the downstream fluid path 5b are interconnected by at least one second intermediate channel 14i2a-d.
  • the first input channel 14el, the first output channel 14s1 and the first connection channel 14j1, as well as the second input channel 14e2, the second output channel 14s2 and the second connection channel 14j2 are preferably oriented along the length D1 of the housing 6 defining its extension plane P.
  • the intermediate channels 14i, comprising the first intermediate channels 14a1a-f and the second or second intermediate channels 14a2a-d, are preferably oriented generally along the width D2 of the housing 6 defining its extension plane P. It will be noted for example in FIG. 9 that the major part of the upstream fluid path 5a and most of the downstream fluid path 5b are arranged at a distance from one another.
  • a distance E spares an intermediate zone Z3 of the housing 6 providing a thermal break between the first zone ZI and the second zone Z2 of the housing 6.
  • the notion of a major part is to be appreciated by excluding from the fluidic paths 5a, 5b of their zone of RI connection to each other.
  • a connection area RI is especially at least provided by a connection between the first output channel 14s 1 and the second input channel 14e2.
  • the upstream fluidic path 5a preferably comprises a plurality of first intermediate channels 14a1-f, as illustrated in FIGS. 3 to 9.
  • the first intermediate channels 14a1-f connect in parallel the first input channel 14el and the first channel
  • the downstream fluid path 5b is likely to comprise a single second intermediate channel 1412a, as illustrated in FIGS. 3 to 5, or a plurality of second intermediate channels 1412a-d connecting in parallel the second channel. input 14e2 and the second output channel 14s2, as shown in FIGS. 6 to 9.
  • the first intermediate channels 14a1a-f and the second intermediate channels 14a2a-d are each in particular of a cross section less than or equal to the cross-sections respectively of the input channels 14a1, 14e2 and the output channels 14s1, 14s2 of one and the other of the upstream fluid path 5a and the downstream fluid path 5b.
  • the intermediate channels 14a1-f, 14i2a-d are likely to be generally rectilinear as illustrated in FIGS. 4 to 8 or to be zig-zag shaped according to their main dimension such as 9, i.e. the width of the housing 6. In this situation, the intermediate channels 14a-f, 14a2a-d change direction at least twice.
  • one or more intermediate channels 14a1a-f, 14i2a-d of one and / or the other of the fluidic paths 5a, 5b may have a constant or variable cross section.
  • the intermediate channels 14a1a-f, 14i2a-d of one and / or the other of the fluidic paths 5a, 5b may be of identical or different number and / or comprise identical or differentiated individual sections.
  • first intermediate channels 14ila-f are identical cross sections.
  • the first intermediate channels 14a1a-f can also be of differentiated individual cross-sections, as illustrated in FIG. 5 and in FIG. 8.
  • the first intermediate channels 14a1-f are, for example, six in number on the FIG. 4, of which there are five in FIGS. 5 to 8 and three in FIG.
  • the section of at least one first intermediate channel 14a1-f, and optionally of all the first intermediate channels 14a1-f, is for example equal to the section of the first input channel 14e1, as is apparent from FIG. 4.
  • section of at least one first intermediate channel 14a1-f, and optionally of all the first intermediate channels 14a1-f to be, for example, smaller than the section of the first input channel 14el, as is apparent from the Figures 5-7.
  • the intermediate channels 14a1-f are of identical section, whereas the variant illustrated in FIG. 7 shows a progressive increase in the section of the first intermediate channels 14a1-f which evolves along the length of the casing 6.
  • the first intermediate channel 14a1 disposed immediately adjacent the downstream fluid path 5b has the smallest section of the first intermediate channels 14a1-f.
  • the last intermediate channel 14ile farthest from the downstream fluid path 5b has the largest section of the first intermediate channel 14ila-f.
  • the downstream fluid path 5b has a single second intermediate channel 14i2a.
  • the second channels intermediate 14i2a-d are in plurality, such as for example three in numbers 6, 7 and 9 or for example still four in figure 8.
  • the second intermediate channels 14i2a-d are likely to include sections differentiated individual transverse sections, or identical cross-sections as illustrated in FIGS. 6 to 9.
  • At least one of the channels 14 that comprises a given fluid path 5a, 5b may include a restriction 16, 16 'for locally increasing the circulation velocity of the coolant F through the circuit 5. This increase favors filling the farthest channels, such as the first intermediate channel 14ile or the second intermediate channel 14i2c or d, and improves the thermal homogeneity within the same zone ZI or Z2.
  • a first restriction 16 is provided on the first output channel 14s 1 of the upstream fluid path 5a, in its connection area RI with the second input channel 14e2 of the downstream fluid path 5b.
  • a second restriction 16 ' is provided on the first inlet channel 14el of the upstream fluid path 5a, in its connection zone R2 with the first connecting channel 14j connecting it to the inlet mouth 7.
  • Such a restriction is a local reduction of the passage section of the coolant.

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif (2) dédié au traitement thermique d'un organe électrique (1) équipant un véhicule automobile, le dispositif (2) comprenant un module thermoélectrique (4) à effet Peltier thermiquement relié à l'une des grandes faces (9, 10) d'un boîtier (6) logeant un circuit (5) de fluide caloporteur F, caractérisé en ce que, suivant le sens S de circulation du fluide caloporteur F à travers le circuit (5), le circuit (5) comprend au moins deux chemins fluidiques successifs respectivement ménagés dans des zones distinctes du boîtier (6), dont au moins un chemin fluidique amont (5a) ménagé à l'intérieur d'une première zone Z1 et au moins un chemin fluidique aval (5b) ménagé à l'intérieur d'une deuxième zone, le boîtier (6) étant délimité par une première grande face (9) reliée thermiquement au module thermoélectrique (4) et par une deuxième grande face (10) agencée pour être reliée thermiquement l'organe électrique (1).

Description

Dispositif d'échange thermique pour un véhicule automobile, associant un module thermoélectrique et un échangeur de chaleur à circulation d'un fluide
La présente invention est du domaine des dispositifs à échange thermique pour traiter thermiquement des organes électriques, notamment de puissance, équipant les véhicules automobiles. La présente invention relève plus spécifiquement d'un tel dispositif pour échange thermique, comprenant un module thermoélectrique à effet Peltier relié thermiquement avec un échangeur de chaleur à circulation d'un fluide caloporteur. Parmi les véhicules automobiles, certains sont équipés d'une motorisation électrique pour leur propulsion. Tel est notamment le cas pour les véhicules dont la propulsion est à motorisation électrique seule, ou pour les véhicules dont la propulsion est à motorisation hybride associant une motorisation électrique et une motorisation à combustion. De tels véhicules sont équipés pour leur propulsion d'un moteur électrique et d'organes électriques de puissance dédiés à son fonctionnement. Ces organes électriques de puissance comprennent notamment un module de commande du fonctionnement du moteur électrique et une réserve d'énergie électrique comprenant une ou plusieurs batteries.
Cependant, les organes électriques de puissance participants de l'alimentation en énergie du moteur électrique sont soumis à des variations de température susceptibles d'affecter leur performance et/ou de les détériorer. De telles variations de température sont notamment générées en fonction des conditions climatiques et/ou par la mise en fonctionnement des organes électriques ayant pour effet de provoquer leur échauffement. En conséquence, il est courant de traiter thermiquement les organes électriques du véhicule automobile, pour les préserver et/ou pour maintenir leur performance. Le document US 2014 013 774 (BEHR Gmbh & Co.Kg) décrit un tel dispositif pour échange thermique dédié au refroidissement d'une réserve d'énergie électrique destinée à alimenter en énergie un moteur électrique propulsif d'un véhicule automobile.
Selon ce document US 2014 013 774, l'échangeur de chaleur est formé d'un boîtier logeant un circuit d'acheminement du fluide caloporteur à son travers. Le circuit est constitué d'une pluralité de canaux successivement reliés entre eux. Deux canaux adjacents acheminent le fluide suivant des sens opposés de circulation du fluide à travers le circuit. Le module thermoélectrique est composé d'une pluralité d'éléments thermoélectriques à effet Peltier apposés contre l'une des faces du boîtier. Les éléments thermoélectriques sont ainsi interposés entre le boîtier et une plaque formant un support des batteries constitutives de la réserve d'énergie électrique.
Un tel agencement mérite d'être amélioré en ce qu'il ne donne pas pleinement satisfaction. En effet, l'interposition du module thermoélectrique entre le boîtier et les batteries gêne le transfert thermique entre ces deux composants.
L'invention vient améliorer la situation.
Dans ce contexte, la présente invention a pour objet un dispositif pour échange thermique dédié au traitement thermique d'un organe électrique, par exemple de puissance, équipant un véhicule automobile. Le dispositif pour échange thermique de la présente invention comprend un module thermoélectrique à effet Peltier relié thermiquement à l'une des grandes faces d'un échangeur de chaleur à circulation d'un fluide caloporteur constitutif du dispositif selon l'invention. Le but de la présente invention est d'optimiser l'exploitation des capacités calorifiques du fluide caloporteur circulant à travers le dispositif selon l'invention, dans le cadre d'une liaison thermique entre un boîtier constitutif du dispositif selon l'invention et formant échangeur de chaleur avec le module thermoélectrique et d'une liaison thermique de ce même boîtier avec l'organe électrique à traiter thermiquement.
Selon une approche globale de la présente invention, l'échangeur de chaleur est agencé en un boîtier, par exemple plat, logeant un circuit d'acheminement d'un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur est susceptible d'être un liquide ou un fluide réfrigérant, de l'eau glycolée ou tout autre fluide apte à stocker, capter et/ou à restituer de l'énergie thermique.
Un tel boîtier est délimité au moins pas ses grandes faces. Celles-ci sont opposées et forment des sièges de réceptions du module thermoélectrique et de l'organe électrique à traiter thermiquement. Ainsi, le boîtier est en contact physique avec le module thermoélectrique à l'une de ses grandes faces et avec l'organe électrique à l'autre de ses grandes faces. Dans ce contexte et par suite de la circulation du fluide caloporteur à travers le circuit, il est conféré aux grandes faces du boîtier une densité de puissance surfacique hétérogène. Les échanges thermiques différenciés de l'échangeur de chaleur avec respectivement le module thermoélectrique et l'organe électrique sont exploités pour homogénéiser la répartition de la température de surface du boîtier, individuellement à ses grandes faces notamment, et pour maintenir lesdits échanges thermiques différenciés à des seuils respectifs de différence de température tolérés.
A cet effet, le circuit est subdivisé en au moins deux chemins fluidiques aboutés en série et ménagés dans des zones distinctes du boîtier. Le fluide caloporteur peut alors circuler successivement à travers un chemin fluidique amont ménagé dans une première zone du boîtier, puis à travers un chemin fluidique aval ménagé dans une deuxième zone du boîtier. Les notions amont et aval sont bien entendu à apprécier suivant le sens de circulation du fluide caloporteur à travers le circuit. La première zone du boîtier traite thermiquement prioritairement le composant affecté à cette zone, par exemple en prélevant ou fournissant des calories à partir du fluide caloporteur circulant à travers le chemin fluidique amont. La deuxième zone du boîtier traite thermiquement de manière secondaire le composant affecté à cette deuxième zone, en apportant ou en prélevant un reliquat des calories du fluide caloporteur circulant à travers le chemin fluidique aval.
Le dispositif selon l'invention comporte avantageusement l'une quelconque au moins des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
- la première zone et la deuxième zone s'étendent chacune au moins partiellement suivant l'étendue d'une première surface de contact entre le boîtier et le module thermoélectrique et suivant une deuxième surface du boîtier apte à venir en contact de l'organe électrique, - les chemins fluidiques sont disposés à distance l'un de l'autre, ménageant une zone de rupture thermique entre la première zone et la deuxième zone,
- au moins le chemin fluidique amont comporte une pluralité de canaux intermédiaires reliant en parallèle le canal d'entrée et le canal de sortie du chemin fluidique amont,
- le chemin fluidique aval comporte une pluralité de canaux intermédiaires reliant en parallèle le canal d'entrée et le canal de sortie du chemin fluidique aval,
- chacun des chemins fluidiques comporte d'une part un canal d'entrée et un canal de sortie du fluide caloporteur s 'étendant suivant une longueur du boîtier, et d'autre part au moins un canal intermédiaire reliant entre eux le canal d'entrée et le canal de sortie et s 'étendant suivant une largeur du boîtier. Avantageusement, le boîtier est plat et rectangulaire,
- les canaux intermédiaires sont de sections identiques ou différentes,
- une section des canaux intermédiaires est inférieure à une section du canal d'entrée et/ou du canal de sortie,
- les canaux intermédiaires changent au moins deux fois de direction suivant leur dimension principale d'extension. Selon cette variante, les canaux intermédiaires forment des zig-zag au sein du boîtier,
- au moins un des canaux formant le circuit comporte au moins une restriction de la section de passage du fluide caloporteur, la restriction est ménagée localement au niveau du canal d'entrée. Selon un exemple, cette restriction est localisée à l'entrée de la zone concernée. Cette restriction accélère localement le fluide caloporteur pour garantir un bon remplissage des canaux intermédiaires, notamment ceux qui sont éloignés de la portion alimentant les canaux intermédiaires. Ainsi la vitesse du fluide peut être accélérée, notamment dans les zones d'admission du fluide à l'intérieur de l'un et/ou l'autre des chemins fluidiques.
- par exemple, une première restriction est ménagée sur le canal de sortie du chemin fluidique amont, en aval du ou des canaux intermédiaires du chemin fluidique amont suivant le sens de circulation du fluide à travers le circuit. La vitesse de circulation du fluide est ainsi augmentée en entrée du chemin fluidique aval,
- par exemple encore, une deuxième restriction est ménagée sur le canal d'entrée du chemin fluidique amont, en amont d'au moins un canal intermédiaire du chemin fluidique amont suivant le sens de circulation du fluide à travers le circuit. La vitesse de circulation du fluide est ainsi augmentée en entrée du chemin fluidique amont,
- par exemple encore, au moins une troisième restriction est ménagée sur l'un quelconque au moins d'un canal intermédiaire d'au moins un chemin fluidique donné. De telles dispositions permettent de réguler dans un circuit considéré la vitesse de circulation du fluide à travers les canaux intermédiaires qu'il comporte,
- la section de l'un quelconque au moins des canaux composant le circuit est variable,
- le circuit est relié à au moins une bouche d'entrée formant un conduit d'admission du fluide caloporteur à l'intérieur du circuit, et à au moins une bouche de sortie formant un conduit d'évacuation du fluide caloporteur hors du circuit, la bouche d'entrée et la bouche de sortie débouchant chacune hors du boîtier à l'une quelconque de ses faces latérales s 'étendant entre ses grandes faces. Plus spécifiquement, il est mentionné que la bouche d'entrée est reliée au canal d'entrée du chemin fluidique amont et que la bouche de sortie est reliée au canal de sortie du chemin fluidique aval,
- le boîtier est formé d'un corps évidé délimitant une cavité formant le circuit, le corps incorporant au moins une cloison délimitant au moins le chemin fluidique, ladite cavité étant fermée par au moins un couvercle, un fond du corps formant la première grande face du boîtier et le couvercle formant la deuxième grande face du boîtier. On remarquera que le couvercle est avantageusement formé d'une plaque reposant sur une pluralité de cloisons ménagées dans la cavité. L'assise offerte par des tranches des cloisons sur lesquelles repose le couvercle permet de conforter le maintien mécanique du couvercle, malgré les variations de températures auxquelles le boîtier est prévu d'être soumis. En outre, l'échange thermique est favorisé entre le couvercle et l'organe électrique ou le module thermoélectrique, avec lequel le couvercle est relié thermiquement. En effet, le fluide caloporteur est directement en contact avec le couvercle,
- le corps est formé d'une pièce monobloc réalisée indifféremment par moulage ou par usinage d'une pièce métallique.
L'invention vise également un système de refroidissement comprenant un dispositif tel que décrit dans le présent document et un organe électrique, notamment de puissance, équipant un véhicule automobile, l'organe électrique étant en contact thermique avec la deuxième grande face délimitant le boîtier. Les chemins fhiidiques sont chacun composés d'une pluralité de canaux, dont notamment pour chacun des chemins f iidiques un canal d'entrée du fluide caloporteur et un canal de sortie du fluide caloporteur. Pour chacun des chemins fhiidiques, le canal d'entrée et le canal de sortie sont reliés entre eux par un ou de préférence plusieurs canaux intermédiaires interposés en parallèle entre le canal d'entrée et le canal de sortie. Le canal d'entrée du chemin fluidique amont est relié à une bouche d'entrée à travers laquelle le fluide caloporteur est admis à l'intérieur du circuit. Le canal de sortie du chemin fluidique amont est relié au canal d'entrée du chemin fluidique aval. Le canal de sortie du chemin fluidique aval est alors relié à une bouche de sortie à travers laquelle le fluide caloporteur est évacué hors du circuit.
Dans ce contexte, les modalités de circulation du fluide à travers le circuit, en série, c'est-à-dire successivement à travers le chemin fluidique amont et le chemin fluidique aval, peuvent être organisées pour procurer les échanges thermiques souhaités entre le fluide caloporteur et respectivement les différentes zones du boîtier. Plus particulièrement, les modalités de circulation du fluide à travers le circuit sont avantageusement régulées à partir des agencements spécifiques des chemins fhiidiques. Une telle régulation est notamment procurée en fonction du nombre, de la répartition et/ou des sections globales ou localisées des différents canaux composant respectivement chacun des chemins fhiidiques.
En ce qui concerne l'agencement structurel du boîtier, il est proposé de le former d'un corps globalement plat délimitant le volume intérieur du boîtier, le corps étant coiffé d'un couvercle de fermeture de son volume intérieur évidé. Le fond du boîtier ménage l'une des grandes faces du boîtier et le couvercle ménage l'autre des grandes faces du boîtier. Le corps est intérieurement cloisonné pour ménager les différents canaux composant respectivement le chemin fluidique amont et le chemin fluidique aval. Le corps est susceptible d'être formé par usinage d'une pièce métallique ou par moulage par exemple, en incorporant les cloisons ménageant entre elles les différents canaux du circuit. Le module thermoélectrique est par exemple apposé contre la surface extérieure du fond du boîtier, l'organe électrique étant alors apposé contre la surface extérieure du couvercle agencé en plaque. Inversement, l'organe électrique est susceptible d'être apposé contre la surface extérieure du fond du boîtier et le module thermoélectrique contre la surface extérieure du couvercle.
L'organe électrique est notamment un organe électrique de puissance, tel que par exemple une réserve d'énergie électrique ou un module de commande du fonctionnement d'un moteur électrique propulsif du véhicule automobile. Il est à relever que d'autres organes électriques, tels que par exemple des composants et/ou des modules de commande électriques et/ou électroniques, peuvent être reliés thermiquement avec l'une quelconque des grandes faces du boîtier, isolément ou en combinaison avec les organes électriques précédemment cités.
On notera que la première zone correspondant au chemin fluidique amont peut être affectée au traitement thermique d'un convertisseur de courant DC/DC, alors que la deuxième zone correspondant au chemin fluidique aval peut être affectée au traitement thermique d'un module de commande qui traite par exemple des informations de signal. Une telle organisation permet d'affecter un plus grand refroidissement à la première zone qu'à la deuxième zone, par exemple en raison du fait que le convertisseur DC/DC chauffe plus que le module de commande. On notera que la première grande face et/ou la deuxième grande face du boîtier sont susceptibles d'être reliées thermiquement non seulement respectivement avec l'organe électrique et avec le module thermoélectrique, mais aussi avec tout autre(s) organe(s) et/ou module(s) électrique(s) ou électroniques(s) annexes à traiter thermiquement, tels que des composants électrique(s) et/ou électronique(s), y compris un ou plusieurs modules thermoélectriques annexes.
Par ailleurs il est compris que dans le cas d'un traitement thermique entre le boîtier et un quelconque module thermoélectrique thermiquement relié avec l'une ou l'autre des grandes faces du boîtier, le traitement thermique opéré est susceptible d'être un refroidissement ou un échauffement du module thermoélectrique en fonction du sens du courant électrique circulant à travers le ou les éléments thermoélectriques dont il est composé. Selon une forme de réalisation, les liaisons thermiques du boîtier avec respectivement le module thermoélectrique et l'organe électrique sont avantageusement réalisées par contact mécanique entre eux. Plus spécifiquement, le module thermoélectrique est apposé en contact mécanique contre la surface extérieure d'une première grande face du boîtier, notamment sur une étendue correspondante à une première surface de contact. L'organe électrique est apposé en contact mécanique contre la surface extérieure de la deuxième grande face du boîtier, notamment sur une étendue correspondante à une deuxième surface de contact.
De tels contacts mécaniques sont avantageusement réalisés par apposition directe du module thermoélectrique et/ou de l'organe électrique contre les faces extérieures respectives de la première grande face et de la deuxième grande face du boîtier. Selon l'invention, la première zone et la deuxième zone s'étendent de préférence chacune au moins partiellement suivant l'étendue d'une première surface de contact entre le boîtier et le module thermoélectrique et suivant une deuxième surface de contact entre le boîtier et l'organe électrique. Il est compris que la première surface de contact est formée en tout ou partie par la surface extérieure de la première grande face et que la deuxième surface de contact est formée en tout ou partie par la surface extérieure de la deuxième grande face du boîtier.
Le chemin fluidique amont et le chemin fluidique aval sont de préférence juxtaposés à l'intérieur du boîtier suivant un même plan général d'extension du circuit.
Tel que précédemment mentionné, les chemins fluidiques sont avantageusement individuellement agencés de manière à contrôler les modalités de circulation du fluide à travers le circuit. De telles modalités de circulation du fluide relèvent notamment de son débit, de sa vitesse et globalement de la quantité de fluide circulant individuellement à travers les différents canaux composant respectivement l'un et l'autre des chemins fluidiques.
Plus spécifiquement, l'agencement individuel des chemins fluidiques est de préférence différencié et procure :
- un contrôle des modalités de circulation du fluide à travers l'un ou l'autre des chemins fluidiques et ainsi un contrôle des échanges de calories entre le fluide caloporteur et le boîtier pour une zone du boîtier donnée. En d'autres termes, l'agencement d'un chemin fluidique donné permet de réguler localement l'échange de calories entre le fluide caloporteur et la zone du boîtier qui loge ledit chemin fluidique donné. Ainsi et selon les besoins d'échanges de calories entre le boîtier d'une part et l'organe électrique de puissance et/ou le module thermoélectriques d'autre part, la répartition de la température de surface de l'une et/ou de l'autre des zones peut être régulée, de manière à obtenir une répartition de température homogène ou hétérogène.
- un contrôle de la quantité de calories échangée entre le fluide caloporteur d'une part, et prioritairement la première zone et secondairement la deuxième zone, d'autre part. En d'autres termes, la quantité de calories échangées prioritairement avec la première zone et secondairement avec la deuxième zone est avantageusement régulée à partir des agencements respectifs du chemin fluidique amont et du chemin fluidique aval.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement à la lecture de sa description donnée ci-après à titre indicatif, en relation avec les différents exemples de réalisation de l'invention illustrés sur les figures des planches annexées, dans lesquelles planches :
- la figure 1 et la figure 2 sont des illustrations en perspective, respectivement en vue éclatée et en vue assemblée, d'un dispositif pour échange thermique conforme à la présente invention,
- la figure 3 est une illustration suivant son plan général d'extension du dispositif pour échange thermique représenté sur la figure 1,
- les figures 4 à 9 sont des illustrations, suivant le plan général, d'un dispositif pour échange thermique conforme à la présente invention, selon différentes formes de réalisation d'un circuit hydraulique que comporte ledit dispositif,
- les figures 10 à 12 sont des illustrations de différentes positions d'implantation d'une bouche d'entrée de fluide et d'une bouche de sortie de fluide équipant un dispositif pour échange thermique conforme à la présente invention. Π faut tout d'abord noter que les figures exposent la présente invention de manière détaillée et selon des modalités particulières de sa mise en œuvre. Lesdites figures et leur description peuvent bien entendu servir le cas échéant à mieux définir la présente invention, tant dans ses particularités que dans sa généralité, notamment en relation avec la description de la présente invention qui vient d'être faite.
Par ailleurs pour clarifier et rendre aisée la lecture de la description qui va être faite de la présente invention en relation avec les figures des planches annexées, les organes communs représentés sur les différentes figures sont respectivement identifiés dans les descriptions propres à ces figures avec les mêmes numéros et/ou lettres de référence, sans impliquer leur représentation individuelle sur chacune des figures et/ou un agencement identique desdits organes communs entre des formes spécifiques de réalisation.
Sur la figure 1 et la figure 2, un organe électrique 1, par exemple de puissance, équipant un véhicule automobile, est prévu d'être traité thermiquement au moyen d'un dispositif pour échange thermique 2 selon l'invention. Le dispositif pour échange thermique 2 comprend un échangeur de chaleur 3 globalement plan et un module thermoélectrique 4. L' échangeur de chaleur 3 est du type à circulation d'un fluide caloporteur F à l'intérieur d'un circuit 5. Le module thermoélectrique 4 comprend typiquement au moins un élément thermoélectrique à effet Peltier.
L' échangeur de chaleur 3 est agencé en un boîtier 6, notamment plat, logeant le circuit 5, qui s'étend suivant un plan P d'extension du boîtier 6 pour l'acheminement du fluide caloporteur F à son travers. Le circuit 5 comprend une bouche d'entrée 7 pour l'admission du fluide caloporteur F à l'intérieur du circuit 5 et une bouche de sortie 8 pour l'évacuation du fluide caloporteur F hors du circuit 5. La bouche d'entrée 7 et la bouche de sortie 8 sont prévues pour être reliées à des conduites de raccordement du circuit à une source de fluide caloporteur. Le boîtier 6 comporte deux grandes faces 9,10 superposées suivant son plan P d'extension, qui sont exploitées pour relier thermiquement l'échangeur de chaleur 3 avec respectivement le module thermoélectrique 4 et l'organe électrique 1. La surface extérieure d'une première grande face 9 du boîtier 6 ménage une première surface de réception par contact mécanique du module thermoélectrique 4. La surface extérieure de la deuxième grande face 10 du boîtier 6 ménage une deuxième surface de réception par contact mécanique de l'organe électrique 1. En se reportant par ailleurs sur la figure 3, la première surface SI de réception du module thermoélectriques 4 et la deuxième surface S2 de réception de l'organe électrique 1 sont susceptibles de couvrir en tout ou partie les grandes faces 9, 10 du boîtier 6 qui leur sont respectivement affectées.
On relèvera aussi sur les figures 10 à 12, que la bouche d'entrée 7 et la bouche de sortie 8 sont ménagées, de préférence proches l'une de l'autre, sur l'une au moins des faces latérales Ll, L2, L3 et/ou L4 du boîtier 6 s 'étendant perpendiculairement entre ses grandes faces 9, 10. La bouche d'entrée 7 et la bouche de sortie 8 sont susceptibles d'être ménagées sur une même face latérale Ll ou L2 du boîtier 6, tel qu'illustré respectivement sur la figure 10 et la figure 11, ou d'être ménagées chacune sur une face latérale Ll et L2 du boîtier 6, de préférence adjacentes, tel qu'illustré sur la figure 12.
Sur la figure 1, le boîtier 6 est essentiellement formé d'un corps 11 monobloc dont le fond 12 forme sa première grande face 9. Le volume intérieur du corps 11 forme une cavité qui est compartimentée par des cloisons 13 ménageant entre elles des canaux composant le circuit 5, tel que le canal 14 par exemple, détaillés plus loin en relation avec les figures 4 à
9. Le corps 11 est coiffé d'un couvercle 15 de fermeture de son volume intérieur. Le couvercle 15 forme la deuxième grande face 10 du boîtier 6 sur l'exemple illustré. Un tel couvercle est avantageusement une plaque rapportée de manière étanche sur le corps 11. Sur les figures 3 à figures 9, le circuit 5 est composé de deux chemins fluidiques 5a,
5b successifs ménagés dans des zones ZI, Z2 adjacentes du boîtier 6 suivant l'extension de son plan P. Les zones ZI, Z2 du boîtier 6 s'étendent chacune en continu dans des espaces voisins respectifs du boîtier 6. Suivant le sens S de circulation du fluide caloporteur F à travers le circuit 5, le circuit 5 comprend un chemin fluidique dit amont 5a ménagé à l'intérieur d'une première zone ZI du boîtier 6 et un chemin fluidique dit aval 5b ménagé à l'intérieur d'une deuxième zone Z2 du boîtier 6. La première zone ZI du boîtier 6 prélève ou délivre prioritairement des calories du fluide caloporteur F admis à l'intérieur du circuit 5 et circulant à travers le chemin fluidique amont 5a. Le fluide caloporteur F s'écoule ensuite à travers le chemin fluidique aval 5b et la deuxième zone Z2 du boîtier 6 prélève ou délivre secondairement des calories du fluide caloporteur F. Sur la figure 3, la première surface SI de réception du module thermoélectrique 4 et/ou la deuxième surface S2 de réception de l'organe électrique 1 sont susceptibles de s'étendre aux grandes faces 9, 10 respectives du boîtier 6 en tout ou partie sur l'étendue de la première zone ZI et/ou de la deuxième zone Z2. Selon l'agencement des différents circuits fluidiques 5 illustrés pour exemple respectivement sur les figures 4 à 9, le chemin fluidique amont 5a comporte un premier canal d'entrée 14el du fluide caloporteur F à son travers. Un premier canal de jonction 14jl relie le premier canal d'entrée 14el à la bouche d'entrée 7. Le chemin fluidique amont 5a comporte aussi un premier canal de sortie 14s 1 du fluide F vers le chemin fluidique aval 5b. Une pluralité de premiers canaux intermédiaires 14ila-f relient chacun en parallèle le premier canal d'entrée 14el et le premier canal de sortie 14s 1.
Le chemin fluidique aval 5b comporte un deuxième canal de sortie 14s2 du fluide caloporteur F, relié à la bouche de sortie 8 par un deuxième canal de jonction 14j2. Le chemin fluidique aval 5b comporte aussi un deuxième canal d'entrée 14e2 pour son raccordement fluidique au chemin fluidique amont 5a. A cet effet, le deuxième canal d'entrée 14e2 est relié en prolongement du premier canal de sortie 14s 1 du chemin fluidique amont 5a. Le deuxième canal d'entrée 14e2 et le deuxième canal de sortie 14s2 du chemin fluidique aval 5b sont reliés entre eux par au moins un deuxième canal intermédiaire 14i2a-d.
Le premier canal d'entrée 14el, le premier canal de sortie 14sl et le premier canal de jonction 14j l, ainsi que le deuxième canal d'entrée 14e2, le deuxième canal de sortie 14s2 et le deuxième canal de jonction 14j2 sont de préférence orientés suivant la longueur Dl du boîtier 6 définissant son plan P d'extension. Les canaux intermédiaires 14i, comprenant les premiers canaux intermédiaires 14ila-f et le ou les deuxièmes canaux intermédiaires 14i2a-d, sont de préférence globalement orientés suivant la largeur D2 du boîtier 6 définissant son plan P d'extension. On remarquera par exemple sur la figure 9, que la majeure partie du chemin fluidique amont 5a et la majeure partie du chemin fluidique aval 5b sont disposées à distance l'une de l'autre. Une distance E ménage une zone intermédiaire Z3 du boîtier 6 procurant une rupture thermique entre la première zone ZI et la deuxième zone Z2 du boîtier 6. La notion de majeure partie est à apprécier par exclusion hors des chemins fluidiques 5a, 5b de leur zone de raccordement RI l'un à l'autre. Pour rappel, une telle zone de raccordement RI est notamment au moins ménagée par une liaison entre le premier canal de sortie 14s 1 et le deuxième canal d'entrée 14e2.
Pour faire varier les modalités de circulation du fluide caloporteur F à travers le circuit 5, les chemins fluidiques 5a, 5b peuvent être chacun différemment agencés, tel que décrit ci-après. Le chemin fluidique amont 5a comporte de préférence une pluralité de premiers canaux intermédiaires 14ila-f, tel qu'illustré sur les figures 3 à 9. Les premiers canaux intermédiaires 14ila-f relient en parallèle le premier canal d'entrée 14el et le premier canal de sortie 14s 1. Le chemin fluidique aval 5b est susceptible de comporter un seul deuxième canal intermédiaire 14i2a, tel qu'illustré sur les figures 3 à 5, ou une pluralité de deuxièmes canaux intermédiaires 14i2a-d reliant en parallèle le deuxième canal d'entrée 14e2 et le deuxième canal de sortie 14s2, tel qu'illustré sur les figures 6 à 9.
Les premiers canaux intermédiaires 14ila-f et les deuxièmes canaux intermédiaires 14i2a-d sont notamment chacun d'une section transversale inférieure ou égale aux sections transversales respectivement des canaux d'entrée 14el, 14e2 et des canaux de sortie 14sl, 14s2 de l'un et l'autre du chemin fluidique amont 5a et du chemin fluidique aval 5b. Pour un chemin fluidique 5a, 5b donné, les canaux intermédiaires 14ila-f, 14i2a-d sont susceptibles d'être globalement rectilignes tel qu'illustré sur les figures 4 à 8 ou d'être conformés en zig-zag suivant leur dimension principale tel qu'illustré sur la figure 9, c'est- à-dire suivant la largeur du boîtier 6. Dans cette situation, les canaux intermédiaires 14ila- f, 14i2a-d changent de direction au moins deux fois. En outre, un ou plusieurs canaux intermédiaires 14ila-f, 14i2a-d de l'un et/ou l'autre des chemins fluidiques 5a, 5b sont susceptibles de comporter une section transversale constante ou variable. Les canaux intermédiaires 14ila-f, 14i2a-d de l'un et/ou l'autre des chemins fluidiques 5a, 5b sont susceptibles d'être en nombre identique ou différencié et/ou de comporter des sections individuelles identiques ou différenciées.
Par exemple sur les figures 4 à 6 et sur la figure 9, les premiers canaux intermédiaires 14ila-f sont de sections transversales identiques. Les premiers canaux intermédiaires 14ila-f peuvent aussi être de sections transversales individuelle différenciées, tel qu'illustré sur la figure 5 et sur la figure 8. A titre indicatif, les premiers canaux intermédiaires 14ila-f sont par exemple au nombre de six sur la figure 4, au nombre de cinq sur les figures 5 à 8 et au nombre de trois sur la figure 9.
La section d'au moins un premier canal intermédiaire 14ila-f, et optionnellement de tous les premiers canaux intermédiaires 14ila-f, est par exemple égale à la section du premier canal d'entrée 14el, comme cela ressort de la figure 4.
Il est également possible que la section d'au moins un premier canal intermédiaire 14ila-f, et optionnellement de tous les premiers canaux intermédiaires 14ila-f, est par exemple inférieure à la section du premier canal d'entrée 14el, comme cela ressort des figures 5 à 7.
Sur les figures 5 et 6, les canaux intermédiaires 14ila-f sont de section identique, alors que la variante illustrée sur la figure 7 montre une augmentation progressive de la section des premiers canaux intermédiaires 14ila-f qui évolue le long de la longueur du boîtier 6. De manière spécifique, le premier canal intermédiaire 14ila disposé immédiatement à côté du chemin fluidique aval 5b présente la plus petite section des premiers canaux intermédiaires 14ila-f. Optionnellement, le dernier canal intermédiaire 14ile le plus éloigné du chemin fluidique aval 5b présente la plus grande section des premiers canaux intermédiaires 14ila-f.
Par exemple encore sur les figures 4 et 5, le chemin fluidique aval 5b comporte un unique deuxième canal intermédiaire 14i2a. Sur les figures 6 à 9, les deuxièmes canaux intermédiaires 14i2a-d sont en pluralité, tel que par exemple au nombre de trois sur les figures 6, 7 et 9 ou par exemple encore au nombre de quatre sur la figure 8. Les deuxièmes canaux intermédiaires 14i2a-d sont susceptibles de comporter des sections transversales individuelles différenciées, ou des sections transversales identiques telles qu'illustrées sur les figures 6 à 9.
Par ailleurs, l'un au moins des canaux 14 que comprend un chemin fluidique donné 5a, 5b est susceptible de comporter une restriction 16, 16' pour augmenter localement la vitesse de circulation du fluide caloporteur F à travers le circuit 5. Cette augmentation favorise le remplissage des canaux les plus éloignés, tel que le premier canal intermédiaire 14ile ou le deuxième canal intermédiaire 14i2c ou d, et améliore l'homogénéité thermique au sein d'une même zone ZI ou Z2.
Par exemple sur les figures 6 à 8, une première restriction 16 est ménagée sur le premier canal de sortie 14s 1 du chemin fluidique amont 5a, dans sa zone de raccordement RI avec le deuxième canal d'entrée 14e2 du chemin fluidique aval 5b. Une deuxième restriction 16' est ménagée sur le premier canal d'entrée 14el du chemin fluidique amont 5a, dans sa zone de raccordement R2 avec le premier canal de jonction 14j l le reliant à la bouche d'entrée 7.
Une telle restriction est une réduction locale de la section de passage du fluide caloporteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (2) dédié au traitement thermique d'un organe électrique (1) équipant un véhicule automobile, le dispositif (2) comprenant un module thermoélectrique (4) à effet Peltier thermiquement relié à l'une des grandes faces (9,10) d'un boîtier (6) logeant un circuit (5) de fluide caloporteur (F), caractérisé en ce que, suivant le sens (S) de circulation du fluide caloporteur (F) à travers le circuit (5), le circuit (5) comprend au moins deux chemins fluidiques (5a, 5b) agencés en série et ménagés dans des zones (ZI, Z2) distinctes du boîtier (6), dont au moins un chemin fluidique amont (5a) ménagé à l'intérieur d'une première zone (ZI) et au moins un chemin fluidique aval (5b) ménagé à l'intérieur d'une deuxième zone (Z2), le boîtier (6) étant délimité par une première grande face (9) reliée thermiquement au module thermoélectrique (4) et par une deuxième grande face (10) agencée pour être reliée thermiquement l'organe électrique (1).
2. Dispositif (2) selon la revendication 1, dans lequel la première zone (ZI) et la deuxième zone (Z2) s'étendent chacune au moins partiellement suivant l'étendue d'une première surface (SI) de contact entre le boîtier (6) et le module thermoélectrique (4) et suivant une deuxième surface (S2) du boîtier (6) apte à venir en contact de l'organe électrique (1).
3. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel les chemins fluidiques (5a, 5b) sont disposés à distance (E) l'un de l'autre, ménageant une zone de rupture thermique entre la première zone (ZI) et la deuxième zone (Z2).
4. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chacun des chemins fluidiques (5a, 5b) comporte d'une part un canal d'entrée (14el, 14e2) et un canal de sortie (14sl, 14s2) du fluide caloporteur (F) s'étendant suivant une longueur (Dl) du boîtier (6), et d'autre part au moins un canal intermédiaire (14ila-f, 14i2a-d) reliant entre eux le canal d'entrée (14el,14e2) et le canal de sortie (14sl,14s2) et s'étendant suivant une largeur (D2) du boîtier (6).
5. Dispositif (2) selon la revendication 4, dans lequel les canaux intermédiaires (14ila-f, 14i2a-d) sont de sections identiques.
6. Dispositif (2) selon la revendication 4, dans lequel au moins deux canaux intermédiaires (14ila-f, 14i2a-d) sont de sections différentes.
7. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, dans lequel une section des canaux intermédiaires (14ila-f, 14i2a-d) est inférieure à une section du canal d'entrée (14el, 14e2) et/ou du canal de sortie (14sl, 14s2).
8. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel les canaux intermédiaires (14ila-f, 14i2a-d) changent au moins deux fois de direction suivant leur dimension principale d'extension.
9. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel au moins un des canaux (14) formant le circuit (5) comporte au moins une restriction (16, 16') de la section de passage du fluide caloporteur (F).
10. Dispositif (2) selon la revendication 9, dans lequel la restriction (16, 16') est ménagée localement au niveau du canal d'entrée (14el, 14e2).
11. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la section de l'un quelconque au moins des canaux (14) composant le circuit (5) est variable.
12. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le circuit (5) est relié à au moins une bouche d'entrée (7) formant un conduit d'admission du fluide caloporteur (F) à l'intérieur du circuit (5), et à au moins une bouche de sortie (8) formant un conduit d'évacuation du fluide caloporteur (F) hors du circuit (5), la bouche d'entrée (7) et la bouche de sortie (8) débouchant chacune hors du boîtier (6) à l'une quelconque de ses faces latérales (L1-L4) s'étendant entre ses grandes faces (9, 10).
13. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le boîtier (6) est formé d'un corps (11) évidé délimitant une cavité formant le circuit (5), le corps (11) incorporant au moins une cloison (13) délimitant au moins le chemin fluidique (5a, 5b), ladite cavité étant fermée par au moins un couvercle (15), un fond (12) du corps (11) formant la première grande face (9) du boîtier (6) et le couvercle (15) formant la deuxième grande face (10) du boîtier (6).
14. Dispositif (2) selon la revendication 13, dans lequel le corps (11) est formé d'une pièce monobloc réalisée indifféremment par moulage ou par usinage d'une pièce métallique.
15. Système de refroidissement comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes et un organe électrique (1) équipant un véhicule automobile, ledit organe électrique (1) étant en contact thermique avec la deuxième grande face (10) délimitant le boîtier (6).
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