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Berceau arriere pour vehicule automobile electrique ou hybride, agencement arriere de vehicule et vehicule Download PDF

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Abstract

Un berceau arrière pour véhicule automobile est agencé pour recevoir au moins une partie d'un circuit de refroidissement incluant un premier échangeur entre de l'air extérieur au véhicule et un liquide caloporteur. Des éléments constitutifs (24) du berceau intègrent au moins une partie du circuit de refroidissement, le circuit de refroidissement étant configuré de sorte à réaliser une circulation du liquide caloporteur permettant de réguler thermiquement la température de composants électriques de la chaîne de traction électrique du véhicule portés par le berceau.

Description

Berceau arrière pour véhicule automobile électrique ou hybride, agencement arrière de véhicule et véhicule Domaine technique de l'invention
10 L'invention concerne le domaine de la régulation thermique de composants électriques de la chaîne de traction électrique d'un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un groupe de propulsion électrique du véhicule.
15 L'invention a pour objet plus particulièrement un berceau arrière pour véhicule automobile électrique ou hybride, agencé pour supporter un groupe de propulsion électrique du véhicule, ainsi qu'un agencement arrière de véhicule automobile électrique équipé d'un tel berceau, et enfin un véhicule automobile comportant un tel agencement arrière. 20 État de la technique
Dans la conception d'un véhicule automobile de type électrique ou hybride, il est nécessaire parfois d'aménager le groupe de propulsion 25 électrique du véhicule à l'arrière du véhicule, c'est-à-dire derrière l'habitacle sensiblement au droit des roues arrière. Un tel groupe est classiquement supporté par un berceau arrière lié au reste du châssis porteur du véhicule.
30 Ce groupe de propulsion électrique met en oeuvre principalement un moteur électrique associé à un réducteur, le moteur étant alimenté en5 énergie par des conteneurs d'énergie de type batteries. La chaîne de traction comprend en outre des organes électroniques tels qu'un chargeur des batteries et un onduleur pour transformer le courant continu délivré par la batterie en un courant alternatif alimentant le moteur.
Pour un fonctionnement optimal, l'ensemble de ces composants électriques (éléments du groupe motopropulseur, batteries, organes électroniques) de la chaîne de traction électrique doivent être régulés thermiquement. Toutefois dans le cas d'un groupe motopropulseur arrière, cette gestion du refroidissement représente une réelle difficulté en raison des quantités considérables de calories à évacuer et de la complexité pour accomplir cette évacuation efficacement.
Le document JP2008126847 décrit une solution de refroidissement pour le cas d'un groupe motopropulseur avant, qui prévoit un aménagement de flux d'air à l'intérieur de conduites ménagées dans des éléments constitutifs du châssis afin de refroidir le moteur électrique avant et/ou des piles à combustible et/ou des batteries sous les sièges. Mais ce document n'apporte aucun enseignement pour la problématique associée au refroidissement de composants électriques dans le cas d'un groupe de propulsion arrière. D'autre part, il n'apporte pas de solution au refroidissement des organes électroniques de la chaîne de traction électrique du véhicule.
Les solutions connues pour un groupe de propulsion électrique arrière exploitent, à l'image du document DE102006020948 pour le cas d'un groupe de propulsion de type thermique et non de type électrique, un circuit de refroidissement dans lequel circule un liquide caloporteur aménagé entre l'avant et l'arrière du véhicule. Les échanges de calories entre le liquide caloporteur et de l'air extérieur au véhicule se pratiquent au niveau d'un échangeur thermique aménagé en face avant du véhicule.
Les échanges de calories entre le liquide caloporteur et les composants électriques qu'il refroidit ont lieu par contre à l'arrière du véhicule.
Toutefois, ces solutions de refroidissement ne donnent pas une entière satisfaction en raison notamment de l'obligation d'aménager le circuit de refroidissement jusqu'à l'avant du véhicule. Il se pose alors le problème de l'implantation de la pompe à liquide caloporteur, des durites de circulation et des moyens de fixation associés jusqu'à la face avant du véhicule.
Objet de l'invention
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, en proposant une solution de régulation thermique de composants électriques de la chaîne de traction électrique d'un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant un groupe de propulsion électrique arrière qui soit simple et efficace tout en étant peu onéreuse.
Un premier aspect de l'invention concerne un berceau arrière pour véhicule automobile électrique ou hybride, agencé pour supporter un groupe de propulsion électrique du véhicule. Ce berceau est remarquable en ce que le berceau est agencé pour recevoir au moins une partie d'un circuit de refroidissement incluant un premier échangeur entre de l'air extérieur au véhicule et un liquide caloporteur et/ou en ce que des éléments constitutifs du berceau intègrent au moins une partie du circuit de refroidissement, le circuit de refroidissement étant configuré de sorte à réaliser une circulation du liquide caloporteur permettant de réguler thermiquement la température de composants électriques de la chaîne de traction électrique du véhicule portés par le berceau.30 Une telle conception du berceau arrière permet avantageusement de s'affranchir du besoin d'aménager le circuit de refroidissement jusqu'à l'avant du véhicule, supprimant tous les problèmes liés à cette contrainte de l'art antérieur.
Un deuxième aspect de l'invention concerne un agencement arrière de véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un groupe arrière de propulsion électrique du véhicule. Cet agencement est remarquable en ce qu'il comprend un berceau tel que mentionné précédemment supportant le groupe arrière de propulsion électrique du véhicule.
Un troisième aspect de l'invention concerne encore un véhicule automobile électrique ou hybride remarquable en ce qu'il comporte un tel agencement arrière. Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de 20 l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de véhicule selon le troisième aspect de l'invention, - la figure 2 illustre une perspective d'un exemple d'agencement 25 arrière selon le deuxième aspect de l'invention, - les figures 3 et 5 sont des vues en perspective de l'agencement de la figure 2, après retrait du moteur électrique et du réducteur du groupe de propulsion, - la figure 4 est une vue en perspective d'un exemple de berceau 30 arrière selon le premier aspect de l'invention, utilisé dans l'agencement arrière de la figure 2,15 - les figures 6 et 8 sont des vues en coupe respectivement longitudinale et transversale de l'agencement tel qu'illustré sur les figures 3 et 5, - les figures 7 et 9 sont des vues en coupes en coupe latérale de l'agencement des figures précédentes, respectivement au niveau de premier et deuxième échangeurs thermiques.
Description de modes préférentiels de l'invention La figure 1 illustre en coupe longitudinale un véhicule automobile 10 électrique ou hybride. Il comporte notamment un groupe de propulsion électrique du véhicule à l'arrière du véhicule, c'est-à-dire derrière l'habitacle sensiblement au droit des roues arrière. Le groupe de propulsion est supporté par un berceau arrière 11 visible sur la figure 4, lié au reste du châssis porteur du véhicule.
Ce groupe de propulsion électrique met en oeuvre principalement un moteur électrique 12 associé à un réducteur 13 de transmission interposé entre le moteur électrique 12 et les roues arrière, le moteur 12 étant alimenté en énergie par des conteneurs d'énergie (non représentés) de type batteries qui peuvent éventuellement être portés par le berceau arrière 11. La chaîne de traction électrique du véhicule, en complément du moteur 12 et des conteneurs d'énergie, comprend en outre des organes électroniques tels qu'un chargeur des batteries et un onduleur pour transformer le courant continu délivré par les batteries en un courant alternatif alimentant le moteur 12. Ces organes électroniques (non représentés en tant que tels) sont logés dans un caisson étanche 14 porté à l'avant du berceau 11.
Le berceau arrière 11 pour le véhicule automobile 10 est ainsi agencé pour supporter le groupe de propulsion électrique du véhicule et pour recevoir au moins une partie d'un circuit de refroidissement incluant un premier échangeur 15 entre de l'air extérieur au véhicule 10 et un liquide caloporteur. Conformément à ce qui sera décrit plus loin, des éléments constitutifs du berceau 11 peuvent alternativement ou complémentairement intégrer au moins une partie du circuit de refroidissement. De manière générale, le circuit de refroidissement est configuré de sorte à réaliser une circulation du liquide caloporteur afin de réguler thermiquement la température de composants électriques de la chaîne de traction électrique du véhicule portés par le berceau 11. Les composants électriques régulés thermiquement par le liquide caloporteur circulant dans le circuit de refroidissement peuvent être le moteur 12, et/ou les conteneurs d'énergie, et/ou plus particulièrement les organes électroniques de la chaîne de traction électrique, qui sont dans l'exemple illustré contenus dans le caisson 14. Les organes électroniques régulés thermiquement par le circuit de refroidissement comprennent par exemple au moins l'onduleur et/ou le chargeur associés au moteur électrique 12 du groupe arrière de propulsion électrique.
Dans l'exemple illustré, le premier échangeur 15 ne fait pas partie intégrante du berceau 11 et est plutôt rapporté sur celui-ci. À cet effet, le berceau 11 comporte des moyens de fixation permettant de rapporter au berceau 11 le premier échangeur thermique 15, par exemple au niveau d'un cadre latéral arrière 16 du berceau 11 (voir figure 4). Dans ce dernier cas, le premier échangeur thermique 15 est disposé en arrière, par rapport au sens normal de déplacement du véhicule, du groupe arrière de propulsion électrique.
La figure 2 illustre une perspective d'un exemple d'agencement arrière comprenant d'une part un berceau 11 supportant le groupe propulseur, notamment le moteur électrique 12 et le réducteur 13, d'autre part le premier échangeur thermique 15. Il peut également comprendre un système de refroidissement par air 17 du moteur électrique 12, des éléments de fixation et de filtration 18 de l'agencement sur le reste du châssis, ainsi que deux essieux 19 par exemple de type Pseudo Mc Pherson appartenant à la transmission entre le moteur 12 et les roues arrière.
De plus, le berceau arrière 11 peut intégrer un deuxième échangeur thermique 20 configuré de sorte à accomplir un échange de calories entre le liquide caloporteur circulant dans le circuit de refroidissement et au moins les organes électroniques de la chaîne de traction électrique. Cet échangeur 20 peut notamment comporter une surface thermiquement conductrice 21 en échange par convection d'un côté avec le liquide caloporteur circulant dans le circuit de refroidissement et de l'autre côté avec l'air à l'intérieur du caisson 14 renfermant les organes électroniques régulés thermiquement par le circuit de refroidissement. Pour améliorer la convection de la surface 21 avec le liquide caloporteur, le deuxième échangeur thermique 20 peut éventuellement délimiter des chicanes 22 pour le liquide caloporteur qui le traverse, comme l'illustre la figure 7.
Le deuxième échangeur thermique 20 appartenant au berceau 11 peut être aménagé au niveau d'un cadre latéral avant 23 du berceau (voir figure 4) de sorte à par exemple être disposé en avant, par rapport au sens normal de déplacement du véhicule, du groupe arrière de propulsion électrique. D'autre part, la conception du deuxième échangeur 20 peut être telle que les organes électroniques régulés thermiquement par le circuit de refroidissement sont disposés en avant, par rapport au sens normal de déplacement du véhicule, du deuxième échangeur thermique 20.30 Dans une variante possible de réalisation, il est possible de prévoir que le deuxième échangeur thermique 20 n'appartienne pas en tant que tel au berceau 11, mais soit plutôt, à l'image du premier échangeur thermique 15, rapporté sur celui-ci par tout moyen de fixation idoine. Dans ce dernier cas, il est possible de rendre solidaire le deuxième échangeur thermique 20 du caisson 14.
Afin que des éléments constitutifs du berceau arrière 11 intègrent une partie du circuit de refroidissement, des longerons latéraux 24, 25 du berceau 11 peuvent être munis respectivement de conduites de circulation 26, 27 du liquide caloporteur. Les conduites 26, 27 sont en communication à une de leurs extrémités avec au moins le deuxième échangeur thermique 20. La liaison entre le deuxième échangeur 20 et les conduites 26, 27 peut être amovible ou à demeure suivant le cas, mais doit garantir une étanchéité au liquide caloporteur. Les conduites 26, 27, visibles sur les figures 6 et 8, sont par exemple formées par des corps creux réalisés au cours du moulage de fabrication du berceau 11, de même que toute ou partie du deuxième échangeur 20. Les longerons 24, 25 peuvent en outre assurer notamment la liaison mécanique entre les cadres latéraux 16 et 23, et être dimensionnés de sorte à supporter les efforts du groupe propulseur. Cette liaison mécanique inter-cadres peut être complétée par des éléments de liaison 28, 29, 30, 31 appairés pour former des croisillons.
Le berceau 11 peut comporter, par exemple à proximité du cadre latéral arrière 16, un logement 32 recevant une pompe 33 adaptée pour mettre en circulation le liquide caloporteur le long du circuit de refroidissement, selon un sens de circulation illustré par les flèches F1, F2 de la figure 8 disposées le long des conduites 26, 27. À titre d'exemple, le liquide caloporteur circule le long de la conduite 26, en référence à la flèche F1, du premier échangeur 15 vers le deuxième échangeur 20, tandis que la flèche F2 illustre une circulation inversée du liquide le long de la conduite 27.
Comme l'illustre notamment la figure 5 en assemblage éclaté, le premier échangeur thermique 15 peut comprendre au moins un radiateur 34 traversé par le liquide caloporteur et au moins un ventilateur 35 balayant le radiateur 34 par de l'air extérieur au véhicule. La circulation du liquide caloporteur dans le radiateur 34 est schématisée sur la figure 9. La flèche F3 illustre qu'en provenance de la conduite 27, le liquide caloporteur est distribué dans les éléments d'échange du radiateur 34 par une canalisation de répartition d'entrée 36. La flèche F4 enfin montre que le liquide caloporteur provenant des éléments d'échange du radiateur 34 est réuni dans un collecteur de sortie 37 avant d'alimenter la conduite 26.
Le berceau 11 peut comprendre des moyens de raccordement, directs ou rapportés, étanches au liquide caloporteur, entre le radiateur 34 et les conduites de circulation 26, 27 qui équipent les longerons latéraux 24, 25. De tels moyens de raccordement peuvent nécessiter un usinage du berceau 11 et un ajout éventuel de toute pièce de jonction idoine interposée entre le radiateur 34 et les conduites 26, 27.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Berceau arrière (11) pour véhicule automobile (10) électrique ou hybride, agencé pour supporter un groupe de propulsion électrique du véhicule, caractérisé en ce que le berceau est agencé pour recevoir au moins une partie d'un circuit de refroidissement incluant un premier échangeur (15) entre de l'air extérieur au véhicule et un liquide caloporteur et/ou en ce que des éléments constitutifs (24, 25) du berceau intègrent au moins une partie du circuit de refroidissement, le circuit de refroidissement étant configuré de sorte à réaliser une circulation du liquide caloporteur permettant de réguler thermiquement la température de composants électriques de la chaîne de traction électrique du véhicule portés par le berceau.
  2. 2. Berceau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il intègre un deuxième échangeur thermique (20) configuré de sorte à accomplir un échange de calories entre le liquide caloporteur et au moins les organes électroniques de la chaîne de traction électrique.
  3. 3. Berceau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième échangeur thermique délimite des chicanes (22) pour le liquide caloporteur qui le traverse.
  4. 4. Berceau selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le deuxième échangeur thermique comporte une surface thermiquement conductrice (21) en échange par convection d'un côté avec le liquide caloporteur circulant et de l'autre côté avec l'air à l'intérieur d'un caisson (14) renfermant les organes électroniques régulés thermiquement par le circuit de refroidissement.
  5. 5. Berceau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation permettant de rapporter au berceau le premier échangeur thermique.
  6. 6. Berceau selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que des longerons latéraux (24, 25) du berceau sont munis de conduites de circulation (26, 27) du liquide caloporteur en communication avec au moins le deuxième échangeur thermique.
  7. 7. Berceau selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un logement (32) recevant une pompe (33) adaptée pour mettre en circulation le liquide caloporteur le long du circuit de refroidissement.
  8. 8. Agencement arrière de véhicule automobile électrique, comprenant un groupe arrière de propulsion électrique du véhicule et un berceau selon l'une des revendications précédentes, le berceau supportant le groupe arrière de propulsion électrique du véhicule.
  9. 9. Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les organes électroniques régulés thermiquement par le circuit de refroidissement comprennent au moins un onduleur et/ou un chargeur associés au moteur électrique (12) du groupe arrière de propulsion électrique.
  10. 10. Agencement selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte un premier échangeur thermique (15) rapporté sur le berceau par des moyens de fixation.
  11. 11. Agencement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier échangeur thermique comprend au moins un radiateur (34) traversé par le liquide caloporteur et au moins un ventilateur (35) apte à balayer le radiateur par de l'air extérieur au véhicule.
  12. 12. Agencement selon la revendication 11, caractérisé en ce que le berceau comprend des moyens de raccordement étanches au liquide caloporteur entre le radiateur et des conduites de circulation (26, 27) du liquide caloporteur équipant des longerons latéraux (24, 25) du berceau et en communication à leur extrémité opposée avec un deuxième échangeur thermique (20).
  13. 13. Véhicule automobile (10) électrique ou hybride comportant un agencement arrière selon l'une des revendications 8 à 12.
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