FR2677933A1 - Method and device for cooling batteries in a vehicle equipped with a combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour refroidir des batteries dans un véhicule équipé d'un moteur thermique. The present invention relates to a method and a device for cooling batteries in a vehicle equipped with a heat engine.
L'invention s'applique notamment à des véhicules blindés. Dans ces véhicules, les batteries sont souvent placées dans des coffres situés à proximité du compartiment moteur. Le moteur thermique dégage une quantité de chaleur qui peut être suffisante pour affecter le bon fonctionnement des batteries. The invention applies in particular to armored vehicles. In these vehicles, the batteries are often placed in boxes located near the engine compartment. The heat engine gives off an amount of heat which may be sufficient to affect the proper functioning of the batteries.
L'utilisation habituelle de turbocompresseurs pour suralimenter le moteur contribue particulièrement à échauffer les batteries. Au voisinage d'un tel turbocompresseur, l'air a typiquement une température de l'ordre de 2000C alors que les batteries supportent au plus de l'ordre de 850C pour fonctionner de façon satisfaisante sans évaporation de l'électrolyte. Les turbocompresseurs étant placés relativement près des batteries, celles-ci risquent de s'échauffer au-delà de 1000C. The usual use of turbochargers to supercharge the engine contributes particularly to overheating the batteries. In the vicinity of such a turbocharger, the air typically has a temperature of the order of 2000C while the batteries withstand at most of the order of 850C to operate satisfactorily without evaporation of the electrolyte. As the turbochargers are placed relatively close to the batteries, they risk overheating above 1000C.
Lorsque le véhicule est utilisé dans des régions chaudes , le chauffage par rayonnement solaire accentue encore ce risque d'échauffement des batteries. When the vehicle is used in hot regions, heating by solar radiation further increases this risk of overheating the batteries.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif permettant de limiter l'élévation de température des batteries. The object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method and a device making it possible to limit the rise in temperature of the batteries.
Selon un premier objet, l'invention propose ainsi un procédé pour refroidir des batteries dans un véhicule équipé d'un moteur thermique, le moteur thermique recevant comme comburant de l'air prélevé à l'extérieur du véhicule et filtré par au moins un filtre à air, caractérisé en ce que, entre l'extérieur du véhicule et le filtre à air, on fait circuler de l'air comburant au voisinage des batteries pour limiter l'élévation de température de ces dernières. According to a first object, the invention thus provides a method for cooling batteries in a vehicle equipped with a heat engine, the heat engine receiving as oxidant air taken from outside the vehicle and filtered by at least one filter. air, characterized in that, between the outside of the vehicle and the air filter, oxidizing air is circulated in the vicinity of the batteries to limit the rise in temperature of the latter.
En utilisant l'air comburant, on peut refroidir efficacement les batteries sans qu'il soit nécessaire de prévoir un fluide de refroidissement supplémentaire, en plus des fluides déjà nécessaires au fonctionnement du véhicule. By using combustion air, the batteries can be effectively cooled without the need for additional coolant, in addition to the fluids already required for vehicle operation.
Dans une version préférée du procédé de l'invention, la circulation de l'air comburant au voisinage des batteries résulte essentiellement de l'appel d'air en provenance du moteur thermique. Cette solution évite avantageusement de recourir à un dispositif particulier tel qu'un ventilateur pour faire circuler l'air comburant. In a preferred version of the method of the invention, the circulation of the combustion air in the vicinity of the batteries essentially results from the call for air from the heat engine. This solution advantageously avoids having to use a particular device such as a fan to circulate the combustion air.
Un second objet de l'invention vise un dispositif pour refroidir des batteries dans un véhicule équipé d'un moteur thermique, le moteur thermique recevant comme comburant de l'air prélevé à l'extérieur du véhicule et filtré par au moins un filtre à air, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de refroidissement passant au voisinage des batteries, dans lequel de l'air comburant circule entre l'extérieur du véhicule et le filtre à air. Ce dispositif est conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon le premier objet. A second object of the invention relates to a device for cooling batteries in a vehicle equipped with a heat engine, the heat engine receiving as oxidant air taken from outside the vehicle and filtered by at least one air filter. , characterized in that it comprises a cooling circuit passing in the vicinity of the batteries, in which combustion air circulates between the exterior of the vehicle and the air filter. This device is designed for implementing the method according to the first object.
Dans une forme de réalisation préférée de ce dispositif selon l'invention, les batteries étant réparties dans différents logements sur le véhicule, le circuit de refroidissement comprend un conduit de forme aplatie comportant plusieurs entrées ouvertes chacune sur un logement de batteries, ce conduit débouchant dans une canalisation dirigée vers le filtre à air. On obtient ainsi la circulation d'air voulue avec un faible encombrement du circuit de refroidissement. In a preferred embodiment of this device according to the invention, the batteries being distributed in different housings on the vehicle, the cooling circuit comprises a conduit of flattened shape comprising several openings each open on a battery housing, this conduit opening into a pipe directed towards the air filter. The desired air circulation is thus obtained with a small footprint of the cooling circuit.
On peut prévoir que le conduit de forme aplatie s'étende au-dessus du moteur du véhicule et qu'il soit réalisé en une seule pièce avec la canalisation 17. Cette solution a l'avantage de permettre un démontage facile du conduit et de la canalisation pour accéder au moteur. Provision can be made for the flattened conduit to extend above the vehicle engine and to be produced in one piece with the pipe 17. This solution has the advantage of allowing easy disassembly of the conduit and the pipe to access the engine.
Pour obtenir un encombrement minimal du circuit de refroidissement, le conduit de forme aplatie est délliûité à sa partie supérieure par une paroi formant toiture dont une face est adjacente à l'intérieur du conduit et l'autre face adjacente à l'extérieur du véhicule. In order to obtain a minimum space requirement of the cooling circuit, the flattened-shaped duct is unrolled at its upper part by a wall forming a roof, one face of which is adjacent to the interior of the duct and the other side of which is adjacent to the exterior of the vehicle.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après d'un exemple de réalisation, lue conjointement aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un véhicule auquel peut s'appliquer l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessus schématique du compartiment moteur du véhicule représenté à la figure 1 et montrant le conduit prévu pour la circulation de l'air comburant selon l'invention,
- la figure 3 est une vue en perspective illustrant schématiquement le circuit suivi par l'air comburant ; et
- la figure 4 est une vue en coupe prise selon le plan IV-IV représenté à la figure 2.Other features and advantages of the present invention will appear in the detailed description below of an exemplary embodiment, read in conjunction with the appended drawings, in which
FIG. 1 is a schematic top view of a vehicle to which the invention can be applied,
FIG. 2 is a schematic top view of the engine compartment of the vehicle shown in FIG. 1 and showing the duct provided for the circulation of the combustion air according to the invention,
- Figure 3 is a perspective view schematically illustrating the circuit followed by the combustion air; and
- Figure 4 is a sectional view taken along the plane IV-IV shown in Figure 2.
L'invention est décrite ci-dessous en référence à son application préférée à un char blindé 1 représenté schématiquement sans sa tourelle à la figure 1. The invention is described below with reference to its preferred application to an armored tank 1 shown diagrammatically without its turret in FIG. 1.
Le châssis 2 du véhicule 1 comporte un puits de tourelle 3 et, en arrière de celui-ci, un compartiment moteur 4 séparé de l'habitacle par une cloison pare-feu 5. Le moteur thermique 6 du véhicule 1 est situé dans le compartiment 4 pour assurer l'entraînement du véhicule 1. The chassis 2 of the vehicle 1 comprises a turret well 3 and, behind it, an engine compartment 4 separated from the passenger compartment by a firewall 5. The heat engine 6 of the vehicle 1 is located in the compartment 4 to drive the vehicle 1.
Dans l'exemple représenté, deux turbocompresseurs 8 sont adjoints au moteur 6 pour le suralimenter de façon connue. Ces turbocompresseurs 8 sont situés vers la partie avant du compartiment moteur 4 et près de ses bords latéraux. La configuration du compartiment moteur 4 est globalement symétrique par rapport à l'axe longitudinal L du véhicule 1 (indiqué à la figure 2).In the example shown, two turbochargers 8 are added to the engine 6 to supercharge it in a known manner. These turbochargers 8 are located towards the front part of the engine compartment 4 and near its lateral edges. The configuration of the engine compartment 4 is generally symmetrical with respect to the longitudinal axis L of the vehicle 1 (indicated in FIG. 2).
Le véhicule 1 repose sur le sol par des chenilles non représentées, situées de chaque côté du véhicule 1 qui sont entraînées par la transmission 7. Audessus de ces chenilles se situent des espaces 9 appelés "déports", délimités en tirets à la figure 1, dans lesquels sont logés différents composants du véhicule, tels que les collecteurs d'échappement 10 du moteur 6 ou les batteries 11. Dans la configuration représentée, les batteries 11 sont regroupées dans des logements ou coffres 12 (voir figure 4) situés de part et d'autre du véhicule 1, dans les déports 9 sensiblement à hauteur des turbocompresseurs 8. Il y a donc a priori un risque d'échauffement des batteries 11 dû à la proximité des turbocompresseurs 8. The vehicle 1 rests on the ground by tracks not shown, located on each side of the vehicle 1 which are driven by the transmission 7. Above these tracks there are spaces 9 called "offsets", delimited in dashes in FIG. 1, in which various components of the vehicle are housed, such as the exhaust manifolds 10 of the engine 6 or the batteries 11. In the configuration shown, the batteries 11 are grouped in housings or trunks 12 (see FIG. 4) located on either side and on the other side of the vehicle 1, in the offset 9 substantially at the height of the turbochargers 8. There is therefore a priori a risk of overheating of the batteries 11 due to the proximity of the turbochargers 8.
Un filtre à air 13 est disposé entre la cloison pare-feu 5 et le moteur 6 pour filtrer l'air comburant nécessaire à l'alimentation du moteur 6. Cet air comburant est prélevé à l'extérieur du véhicule 1. Entre l'extérieur du véhicule 1 et le filtre à air 13, l'air comburant circule le long d'un circuit passant au voisinage des batteries 11. L'air est aspiré comme indiqué par les flèches aux figures 3 et 4 par l'appel d'air en provenance du moteur thermique, sans qu'aucun ventilateur ou analogue soit indispensable. On prévoit avantageusement que le circuit suivi par l'air comburant ait une section minimale de passage supérieure à 30 000 mm2 pour qu'un débit d'air suffisant parvienne au moteur 6. Lorsqu'il passe au voisinage des batteries 11, l'air comburant limite leur élévation de température pouvant résulter du dégagement de chaleur par le moteur 6 et les turbocompresseurs 8 ou du rayonnement solaire. An air filter 13 is disposed between the firewall 5 and the engine 6 to filter the combustion air necessary to supply the engine 6. This combustion air is taken from outside the vehicle 1. Between the outside of vehicle 1 and the air filter 13, the combustion air circulates along a circuit passing in the vicinity of the batteries 11. The air is sucked in as indicated by the arrows in FIGS. 3 and 4 by the call for air from the engine, without any fan or the like being essential. Advantageously, provision is made for the circuit followed by the combustion air to have a minimum passage cross section greater than 30,000 mm 2 so that sufficient air flow reaches the engine 6. When it passes in the vicinity of the batteries 11, the air oxidizer limits their temperature rise which may result from the release of heat by the engine 6 and the turbochargers 8 or from solar radiation.
Le circuit de refroidissement suivi par l'air comburant entre l'extérieur du véhicule 1 et le filtre à air 13 comprend un conduit de forme aplatie 15 comportant deux entrées 16 ouvertes chacune sur l'un des coffres à batteries 12. Les entrées 16 sont de forme allongée et débouchent à la partie supérieure des coffres à batteries 12. Le conduit 15 débouche dans une canalisation verticale centrale 17 qui recueille l'air comburant et le dirige vers le filtre à air 13. On voit aux figures 3 et 4 que le conduit de forme aplatie 15 s'étend à la partie supérieure du compartiment moteur 4, au-dessus du moteur 6 et des turbocompresseurs 8.Pour minimiser son encombrement, on peut prévoir, comme illustré à la figure 4, que le conduit 15 soit délimité à sa partie supérieure par une paroi 18 dont une face est adjacente à l'intérieur du conduit 15, et l'autre face adjacente à ltextérieur du véhicule 1. Cette paroi 18 est ainsi confondue avec la toiture du véhicule 1 au dessus du compartiment moteur 4. The cooling circuit followed by the combustion air between the exterior of the vehicle 1 and the air filter 13 comprises a flattened conduit 15 comprising two inlets 16 each open on one of the battery boxes 12. The inlets 16 are of elongated shape and open at the top of the battery boxes 12. The duct 15 opens into a central vertical pipe 17 which collects the combustion air and directs it towards the air filter 13. It can be seen in FIGS. 3 and 4 that the conduit of flattened shape 15 extends to the upper part of the engine compartment 4, above the engine 6 and of the turbochargers 8. To minimize its size, provision may be made, as illustrated in FIG. 4, for the conduit 15 to be delimited at its upper part by a wall 18, one face of which is adjacent to the interior of the duct 15, and the other face adjacent to the interior of the vehicle 1. This wall 18 is thus merged with the roof of the vehicle 1 at d engine compartment test 4.
Le conduit 15 et la canalisation 17 dirigée vers le filtre à air 13 sont réalisés en une seule pièce d'acier solidaire de la paroi 18. Ainsi, le conduit 15 et la canalisation 17 sont aisément démontables. En soulevant le capot 18-15-17, on peut accéder directement au moteur 6 pour les réparations ou l'entretien. The pipe 15 and the pipe 17 directed towards the air filter 13 are made in a single piece of steel secured to the wall 18. Thus, the pipe 15 and the pipe 17 are easily removable. By lifting the hood 18-15-17, you can directly access the motor 6 for repairs or maintenance.
Des persiennes 19 sont prévues au dessus des batteries 11 (figures 3 et 4) pour faire pénétrer l'air comburant venant de l'extérieur du véhicule. Cet air passe alors au voisinage des batteries 11 pour les refroidir, notamment au voisinage de leur partie supérieure avant d'entrer dans le conduit 15. Louvers 19 are provided above the batteries 11 (FIGS. 3 and 4) to allow the combustion air coming from outside the vehicle to enter. This air then passes in the vicinity of the batteries 11 to cool them, in particular in the vicinity of their upper part before entering the duct 15.
De façon avantageuse, on laisse un certain espace 20 entre les batteries Il et les parois du coffre 12 qui les reçoit (figure 4). Les batteries 11 peuvent par exemple être posées sur des pieds 21 et être maintenues en place par des moyens non représentés en ménageant l'espace 20 voulu. Ainsi, une partie de l'air comburant passe autour des batteries 11, avant d'entrer dans le conduit 15, ce qui permet d'homogénéiser le refroidissement des batteries 11 et de favoriser l'échange thermique en allongeant le trajet de refroidissement. Advantageously, a certain space 20 is left between the batteries II and the walls of the trunk 12 which receives them (FIG. 4). The batteries 11 can for example be placed on feet 21 and be held in place by means not shown, leaving the desired space 20. Thus, part of the combustion air passes around the batteries 11, before entering the duct 15, which makes it possible to homogenize the cooling of the batteries 11 and to promote heat exchange by lengthening the cooling path.
Avec un tel dispositif de refroidissement, on réussit à limiter sensiblement l'élévation de température des batteries. Ainsi, dans des conditions de fonctionnement identiques, on a constaté que les dispositif selon l'invention, dimensionné pour que le circuit ait une section de passage au moins égale à 30 000 mm2, limitait la température des batteries à 650C alors qu'en l'absence de la pièce comprenant le conduit 15 et la canalisation 17 la température des batteries pouvait atteindre la valeur excessive de 1050C. With such a cooling device, it is possible to significantly limit the rise in temperature of the batteries. Thus, under identical operating conditions, it has been found that the devices according to the invention, dimensioned so that the circuit has a passage section at least equal to 30,000 mm2, limits the temperature of the batteries to 650C whereas in l absence of the part comprising the conduit 15 and the pipe 17 the temperature of the batteries could reach the excessive value of 1050C.
Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un exemple de réalisation, on comprendra que le procédé et le dispositif de refroidissement décrits peuvent présenter diverses variantes incluses dans le cadre de l'invention. Although the invention has been described with reference to an exemplary embodiment, it will be understood that the method and the cooling device described may have various variants included within the scope of the invention.
Ainsi, on a décrit un exemple préféré dans lequel la totalité de l'air comburant circule au voisinage des batteries. Bien entendu, l'invention peut être mise oeuvre, selon les conditions de fonctionnement du véhicule, en faisant circuler seulement une partie de l'air comburant au voisinage des batteries. Thus, a preferred example has been described in which all of the combustion air circulates in the vicinity of the batteries. Of course, the invention can be implemented, depending on the operating conditions of the vehicle, by circulating only part of the combustion air in the vicinity of the batteries.
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1991
- 1991-06-20 FR FR9107553A patent/FR2677933B1/en not_active Expired - Fee Related
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