FR3055364A1 - DEVICE FOR RECOVERING THERMAL ENERGY OF A MOTOR VEHICLE ENGINE - Google Patents

DEVICE FOR RECOVERING THERMAL ENERGY OF A MOTOR VEHICLE ENGINE Download PDF

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Abstract

Dispositif de récupération d'énergie agencé pour récupérer de l'énergie produite par un moteur thermique (41) de véhicule automobile, comprenant : - une turbine radiale (11), - un générateur de courant (12), accouplé à la turbine radiale (11) pour produire un courant électrique, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie comprend un circuit de récupération de chaleur (10) agencé pour récupérer de la chaleur produite par le moteur thermique (41) avec un fluide à changement de phase, et en ce que la turbine radiale (11) est agencée pour être entraînée en rotation par le fluide à changement de phase, lors d'une détente du fluide à changement de phase, lorsqu'il est en phase gazeuse.Energy recovery device arranged to recover energy produced by a motor vehicle heat engine (41), comprising: - a radial turbine (11), - a current generator (12), coupled to the radial turbine ( 11) for producing an electric current, characterized in that the energy recovery device comprises a heat recovery circuit (10) arranged to recover heat generated by the heat engine (41) with a phase change fluid and in that the radial turbine (11) is arranged to be rotated by the phase change fluid upon expansion of the phase change fluid when in the gas phase.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Holder (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

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Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Agent (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Public limited company.

DISPOSITIF DE RECUPERATION D'ENERGIE THERMIQUE D'UN MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE.DEVICE FOR RECOVERING THERMAL ENERGY FROM A MOTOR VEHICLE ENGINE.

FR 3 055 364 - A1FR 3 055 364 - A1

Dispositif de récupération d'énergie agencé pour récupérer de l'énergie produite par un moteur thermique (41 ) de véhicule automobile, comprenant:Energy recovery device arranged to recover energy produced by a heat engine (41) of a motor vehicle, comprising:

- une turbine radiale (11),- a radial turbine (11),

- un générateur de courant (12), accouplé à la turbine radiale (11 ) pour produire un courant électrique, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie comprend un circuit de récupération de chaleur (10) agencé pour récupérer de la chaleur produite par le moteur thermique (41 ) avec un fluide à changement de phase, et en ce que la turbine radiale (11 ) est agencée pour être entraînée en rotation par le fluide à changement de phase, lors d'une détente du fluide à changement de phase, lorsqu'il est en phase gazeuse.- a current generator (12), coupled to the radial turbine (11) to produce an electric current, characterized in that the energy recovery device comprises a heat recovery circuit (10) arranged to recover heat produced by the heat engine (41) with a phase change fluid, and in that the radial turbine (11) is arranged to be driven in rotation by the phase change fluid, during expansion of the change fluid phase, when it is in the gas phase.

Figure FR3055364A1_D0001
Figure FR3055364A1_D0002

DISPOSITIF DE RECUPERATION D’ENERGIE THERMIQUE D’UN MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE [0001] La présente invention concerne de manière générale un dispositif de récupération d’énergie monté sur un véhicule automobile, et en particulier, l’invention concerne un dispositif de récupération d’énergie agencé pour récupérer une partie de l’énergie thermique générée et perdue par un moteur thermique équipant un véhicule automobile. L’invention concerne aussi l’intégration d’un tel dispositif dans un véhicule du type hybride, c'est-à-dire comprenant une source motrice d’origine thermique, et une source motrice d’origine électrique.THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE OF A MOTOR VEHICLE ENGINE [0001] The present invention relates generally to an energy recovery device mounted on a motor vehicle, and in particular, the invention relates to a device for recovering energy arranged to recover part of the thermal energy generated and lost by a heat engine fitted to a motor vehicle. The invention also relates to the integration of such a device in a vehicle of the hybrid type, that is to say comprising a motor source of thermal origin, and a motor source of electrical origin.

[0002] Il est connu dans l’art antérieur des dispositifs de récupération d’énergie agencés pour récupérer de l’énergie des gaz d’échappement par détente de ces derniers. En particulier, le document EP0223419 décrit un moteur turbocompressé auquel une turbine a été rajoutée sur la ligne d’échappement, en aval du turbocompresseur, afin d’entraîner une génératrice de courant. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient d’être complexe en raison des nombreux composants ajoutés et des contraintes thermiques, et peu efficace car la rotation de la turbine dépend des caractéristiques du flux de gaz d’échappement, qui n’est évidemment pas constant.It is known in the prior art energy recovery devices arranged to recover energy from the exhaust gases by expansion of the latter. In particular, document EP0223419 describes a turbocharged engine to which a turbine has been added to the exhaust line, downstream of the turbocharger, in order to drive a current generator. On the other hand, this system has in particular the drawback of being complex due to the numerous components added and thermal stresses, and not very effective because the rotation of the turbine depends on the characteristics of the flow of exhaust gas, which is obviously not not constant.

[0003] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l’art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un dispositif de récupération d’énergie pour un moteur thermique qui soit simple en termes de pièces mécaniques, et qui présente un bon rendement.An object of the present invention is to overcome the drawbacks of the documents of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to propose an energy recovery device for a heat engine which is simple in terms of mechanical parts, and which has good performance.

[0004] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de récupération d'énergie agencé pour récupérer de l’énergie produite par un moteur thermique de véhicule automobile, comprenant :For this, a first aspect of the invention relates to an energy recovery device arranged to recover energy produced by a heat engine of a motor vehicle, comprising:

- une turbine radiale,- a radial turbine,

- un générateur de courant, accouplé à la turbine radiale pour produire un courant électrique, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie comprend un circuit de récupération de chaleur agencé pour récupérer de la chaleur produite par le moteur thermique avec un fluide à changement de phase, et en ce que la turbine radiale est agencée pour être entraînée en rotation par le fluide à changement de phase, lors d'une détente du fluide à changement de phase, lorsqu'il est en phase gazeuse.- a current generator, coupled to the radial turbine to produce an electric current, characterized in that the energy recovery device comprises a heat recovery circuit arranged to recover the heat produced by the heat engine with a fluid to phase change, and in that the radial turbine is arranged to be driven in rotation by the phase change fluid, during expansion of the phase change fluid, when it is in the gas phase.

[0005] Le dispositif de récupération d’énergie électrique selon la mise en oeuvre ci-dessus est simple puisque le générateur de courant est directement accouplé à la turbine radiale, et cette dernière est entraînée par la détente d’un fluide à changement de phase, lorsqu’il est en phase gazeuse. La turbine radiale est donc moins sollicitée thermiquement que si elle est entraînée par des gaz d’échappement. De plus, le débit du fluide à changement de phase dans un circuit de récupération de chaleur varie moins fortement que le débit de gaz d’échappement, ce qui permet un meilleur fonctionnement global de l’installation.The electrical energy recovery device according to the above implementation is simple since the current generator is directly coupled to the radial turbine, and the latter is driven by the expansion of a phase change fluid , when it is in the gas phase. The radial turbine is therefore less thermally stressed than if it is driven by exhaust gases. In addition, the flow rate of the phase change fluid in a heat recovery circuit varies less strongly than the exhaust gas flow rate, which allows better overall operation of the installation.

[0006] Avantageusement, la turbine radiale entraîne en rotation le générateur de courant en ligne directe. La turbine radiale et le générateur de courant sont coaxiaux et directement accouplés l'un à l'autre.Advantageously, the radial turbine rotates the direct line current generator. The radial turbine and the current generator are coaxial and directly coupled to each other.

[0007] Avantageusement, la turbine radiale entraîne en rotation le générateur de courant avec un rapport de réduction de 1:1. Le générateur de courant est donc une machine tournante directement accouplée à la turbine radiale, et tourne à la même vitesse de rotation. On peut envisager des vitesses de rotation comprises entre 200000 et 300000 tours par minute.Advantageously, the radial turbine rotates the current generator with a reduction ratio of 1: 1. The current generator is therefore a rotating machine directly coupled to the radial turbine, and rotates at the same speed of rotation. Rotational speeds of between 200,000 and 300,000 revolutions per minute can be envisaged.

[0008] Avantageusement, le générateur de courant est un générateur de courant à aimants permanents, en particulier du type synchrone, et sans balais. On peut envisager un générateur de courant d’uneAdvantageously, the current generator is a current generator with permanent magnets, in particular of the synchronous type, and without brushes. We can consider a current generator

-3puissance comprise entre 1 kW et 3kW, délivrant du courant en régime triphasé.-3 power between 1 kW and 3kW, delivering current in three-phase mode.

[0009] Avantageusement, le dispositif de récupération d'énergie comprend des moyens de conversion de courant, connectés au générateur de courant et agencés pour fournir au véhicule du courant continu à une tension de 12V. Cela permet d’alimenter directement un réseau de bord du véhicule ou des moyens de stockage d’électricité. En d'autres termes, l'invention propose des moyens de récupération d'énergie thermique ou de chaleur, qui délivrent directement de l'énergie électrique sous une tension normalisée et compatible avec le réseau de bord du véhicule.Advantageously, the energy recovery device comprises current conversion means, connected to the current generator and arranged to supply the vehicle with direct current at a voltage of 12V. This makes it possible to directly supply a vehicle on-board network or electricity storage means. In other words, the invention proposes means for recovering thermal energy or heat, which directly deliver electrical energy under a standardized voltage and compatible with the on-board network of the vehicle.

[0010] Avantageusement, les moyens de conversion de courant comprennent en outre un convertisseur de courant alternatif-continu agencé pour convertir du courant continu en courant alternatif, pour alimenter une machine de traction du véhicule. Autrement dit, il n'y a pas besoin de stocker de l'électricité sous haute tension, puisque le courant nécessaire à la machine électrique de traction est convertie depuis le réseau de bord 12V à la demande. Le réseau électrique reste simple.Advantageously, the current conversion means further comprises an alternating-direct current converter arranged to convert direct current into alternating current, to supply a traction machine of the vehicle. In other words, there is no need to store high voltage electricity, since the current necessary for the electric traction machine is converted from the 12V on-board network on demand. The electrical network remains simple.

[0011] Avantageusement, le convertisseur de courant alternatifcontinu agencé pour convertir du courant continu en courant alternatif, pour alimenter une machine de traction du véhicule, peut fonctionner de manière réversible. Ainsi, la machine électrique de traction servant à propulser le véhicule lors de phases motrices, peut se transformer en dispositif de récupération d'énergie lors des phases de freinage : le courant alternatif produit est alors transformé par le convertisseur de courant alternatif-continu réversible en courant continu. On cumule les fonctions, ce qui simplifie encore le système.Advantageously, the alternating current converter arranged to convert direct current into alternating current, to supply a traction machine of the vehicle, can operate in a reversible manner. Thus, the electric traction machine used to propel the vehicle during driving phases, can be transformed into an energy recovery device during braking phases: the alternating current produced is then transformed by the reversible alternating-current current converter into direct current. We combine the functions, which further simplifies the system.

[0012] Avantageusement, le dispositif de récupération d'énergie comprend un démarreur agencé pour démarrer le moteur thermique, dans lequel le démarreur est agencé est agencé pour former la machine de traction du véhicule et participer à la propulsion du véhicule. On peut donc envisager d’utiliser la machine électrique formant démarreur pour participer àAdvantageously, the energy recovery device comprises a starter arranged to start the heat engine, in which the starter is arranged is arranged to form the vehicle traction machine and participate in the propulsion of the vehicle. We can therefore consider using the electric starter machine to participate in

-4la traction du véhicule, et alimenter cette machine directement avec l’électricité produite par le générateur de courant.-4 traction of the vehicle, and supply this machine directly with the electricity produced by the current generator.

[0013] Avantageusement, le dispositif de récupération d'énergie comprend des moyens de récupération d'énergie cinétique.Advantageously, the energy recovery device comprises means for recovering kinetic energy.

[0014] Avantageusement, les moyens de récupération d'énergie cinétique sont une génératrice de courant accouplée à une roue du véhicule et le convertisseur de courant alternatif-continu agencé pour convertir du courant continu en courant alternatif est agencé pour fonctionner de manière réversible et transformer du courant alternatif en courant continu.Advantageously, the kinetic energy recovery means are a current generator coupled to a wheel of the vehicle and the alternating current-to-DC converter arranged to convert direct current into alternating current is arranged to operate in a reversible manner and transform from alternating current to direct current.

[0015] Avantageusement, la turbine radiale comprend au moins un palier à air. De tels paliers permettent d’obtenir une grande vitesse de rotation, avec de faibles pertes de frottement. En alternative, on peut envisager des paliers à bille.Advantageously, the radial turbine comprises at least one air bearing. Such bearings make it possible to obtain a high rotational speed, with low friction losses. Alternatively, one can consider ball bearings.

[0016] Avantageusement, le circuit de récupération de chaleur avec le fluide à changement de phase est agencé pour fonctionner selon un cycle de Rankine. Un tel cycle est bien adapté pour récupérer de l’énergie thermique.Advantageously, the heat recovery circuit with the phase change fluid is arranged to operate according to a Rankine cycle. Such a cycle is well suited for recovering thermal energy.

[0017] Avantageusement, le fluide à changement de phase est un fluide organique. Les températures de changement de phases sont bien adaptées au fonctionnement d’un moteur thermique.Advantageously, the phase change fluid is an organic fluid. The phase change temperatures are well suited to the operation of a heat engine.

[0018] Avantageusement, le circuit de récupération de chaleur avec le fluide à changement de phase comprend un échangeur de chaleur agencé pour récupérer de la chaleur d’un circuit de refroidissement moteur, et/ou de gaz d’échappement du moteur.Advantageously, the heat recovery circuit with the phase change fluid comprises a heat exchanger arranged to recover heat from an engine cooling circuit, and / or engine exhaust gas.

[0019] Un second aspect de l'invention est un véhicule automobile, comprenant un dispositif de récupération d'énergie selon le premier aspect de l'invention.A second aspect of the invention is a motor vehicle, comprising an energy recovery device according to the first aspect of the invention.

[0020] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par le dessin annexé, dans lequel :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawing, in which :

-5la figure 1 représente un schéma d'architecture d'un véhicule équipé d'un moteur thermique et d'un dispositif de récupération d'énergie selon la présente invention.FIG. 1 represents an architectural diagram of a vehicle equipped with a heat engine and an energy recovery device according to the present invention.

[0021] La figure 1 représente un dispositif de récupération 5 d'énergie thermique selon l'invention équipant un moteur thermique 41 d'un véhicule automobile.Figure 1 shows a device for recovering thermal energy 5 according to the invention fitted to a heat engine 41 of a motor vehicle.

[0022] Le moteur thermique 41 est accouplé à une boite de vitesse 44 et un différentiel 45, pour transmettre un couple moteur à une ligne de transmission et à des roues motrices 51.The heat engine 41 is coupled to a gearbox 44 and a differential 45, to transmit engine torque to a transmission line and to the drive wheels 51.

[0023] De manière classique, le moteur thermique 41 comprend un circuit de refroidissement avec un radiateur 43, et une ligne d'échappement 42. Il est également prévu un démarreur 33, qui peut être prévu pour assurer une fonction de démarrage automatisé, après un arrêt automatique du moteur thermique, à un feu rouge par exemple.Conventionally, the heat engine 41 includes a cooling circuit with a radiator 43, and an exhaust line 42. There is also a starter 33, which can be provided to provide an automated start function, after an automatic shutdown of the engine, for example at a red light.

[0024] Le moteur thermique 41, lors de son fonctionnement, produit donc de la chaleur qui est évacuée par le radiateur 43, et avec les gaz d'échappement.The heat engine 41, during its operation, therefore produces heat which is removed by the radiator 43, and with the exhaust gases.

[0025] L'invention propose de récupérer au moins une partie de cette chaleur perdue, en équipant le véhicule avec un dispositif de récupération d'énergie qui comprend notamment un circuit de récupération de chaleur 10, qui fonctionne selon un cycle de Rankine.The invention proposes to recover at least part of this waste heat, by equipping the vehicle with an energy recovery device which in particular comprises a heat recovery circuit 10, which operates according to a Rankine cycle.

[0026] En effet, des canalisations 16 et 17 sont prévues entre le radiateur 43 et/ou la ligne d'échappement 42 pour faire circuler un fluide caloporteur vers un évaporateur 15 du circuit de récupération de chaleur 10.In fact, pipes 16 and 17 are provided between the radiator 43 and / or the exhaust line 42 to circulate a heat transfer fluid to an evaporator 15 of the heat recovery circuit 10.

Par ailleurs, cet évaporateur 15 est alimenté par une pompe 14 en fluide de travail (un fluide organique ou autrement appelé fluide à changement de phase) sous phase liquide, et fournit en sortie le fluide de travail en phase gazeuse sous pression (grâce à la chaleur récupérée du moteur thermique 41), pour alimenter une turbine radiale 11, qui effectue une détente. Après la détente, le fluide de travail passe dans un condenseur 13 avant de retourner à la pompe 14 pour être pressurisé à nouveau.Furthermore, this evaporator 15 is supplied by a pump 14 with working fluid (an organic fluid or otherwise called phase change fluid) in the liquid phase, and supplies the working fluid in the gaseous phase under pressure (thanks to the heat recovered from the heat engine 41), to supply a radial turbine 11, which performs an expansion. After expansion, the working fluid passes through a condenser 13 before returning to the pump 14 to be pressurized again.

[0027] On peut prévoir d'autres architectures que les canalisations 16 et 17 pour chauffer l'évaporateur 15. On peut y faire passer directement le liquide de refroidissement du moteur thermique 41, ou ses gaz d'échappement.We can provide other architectures that the pipes 16 and 17 to heat the evaporator 15. It can pass directly the coolant of the engine 41, or its exhaust gases.

[0028] La turbine radiale 11 est donc entraînée par le fluide de travail, à haute vitesse (entre 200000 et 300000 tours par minutes), et est accouplée en direct avec un générateur de courant 12, qui est par exemple une machine électrique tournante synchrone à aimants permanents et sans balais. Le rotor de ce générateur de courant 12 est donc un aimant permanent, et il autorise de grandes vitesses de rotation, car il n'y a pas de balais ou de contacts glissants.The radial turbine 11 is therefore driven by the working fluid, at high speed (between 200,000 and 300,000 revolutions per minute), and is directly coupled with a current generator 12, which is for example a synchronous rotating electric machine with permanent magnets and brushless. The rotor of this current generator 12 is therefore a permanent magnet, and it allows high speeds of rotation, because there are no brushes or sliding contacts.

[0029] Un tel générateur de courant est très compact (pour une puissance nominale comprise entre 1kW et 3 kW, on peut choisir une machine de diamètre extérieur inférieure à 30 mm et d'une longueur inférieure à 60 mm. On peut prévoir des paliers à air, ou à billes pour supporter la très haute vitesse de rotation. Typiquement, un tel générateur de courant 12 produit du courant triphasé, sous une tension supérieure à 12V.Such a current generator is very compact (for a nominal power between 1 kW and 3 kW, a machine with an outside diameter of less than 30 mm and a length of less than 60 mm can be chosen. Bearings can be provided air or ball bearings to withstand the very high speed of rotation Typically, such a current generator 12 produces three-phase current, at a voltage greater than 12V.

[0030] En raison de l'alimentation en chaleur qui se fait de manière relativement constante, la turbine radiale 11 tourne de manière plus régulière que si elle était entraînée par les gaz d'échappement par exemple. Le rendement est donc amélioré.Due to the heat supply which is done relatively constantly, the radial turbine 11 rotates more regularly than if it were driven by the exhaust gas for example. The yield is therefore improved.

[0031] L'invention propose aussi de convertir le courant produit directement en courant continu, sous une tension de 12V. En conséquence, il est prévu des moyens de conversion de courant 20 avec un convertisseur de courant 21 qui transforme le courant alternatif triphasé haute tension en courant continu à 12V.The invention also proposes to convert the current produced directly into direct current, at a voltage of 12V. Consequently, current conversion means 20 are provided with a current converter 21 which transforms the high-voltage three-phase alternating current into direct current at 12V.

[0032] Il est alors possible d'alimenter directement des consommateurs d'électricité 31 i, 31 ii,... qui font partie d'un réseau de bord 30 du véhicule. Il est également alors possible d'alimenter directement des moyens de stockage d'énergie électrique, tels qu'une batterie 32.It is then possible to directly supply electricity consumers 31 i, 31 ii, ... which are part of an on-board network 30 of the vehicle. It is also then possible to directly supply electrical energy storage means, such as a battery 32.

[0033] L'invention propose également de prévoir les moyens de conversion de courant avec un autre convertisseur de courant 22 qui transforme le courant continu à 12V en courant alternatif à une tension supérieure à 12V, pour alimenter par exemple le démarreur 33, afin de participer directement à la traction du véhicule.The invention also proposes to provide the means for converting current with another current converter 22 which transforms direct current at 12V into alternating current at a voltage greater than 12V, to supply for example the starter 33, in order to participate directly in the traction of the vehicle.

[0034] On peut envisager d'alimenter tout type de moteur électrique avec l'autre convertisseur de courant 22, tel que par exemple un moteur électrique accouplé à la boite de vitesse 44, ou directement logé dans une roue motrice 51.One can consider feeding any type of electric motor with the other current converter 22, such as for example an electric motor coupled to the gearbox 44, or directly housed in a drive wheel 51.

[0035] On peut également prévoir que l'autre convertisseur de courant 22 fonctionne de manière réversible, pour faire fonctionner le moteur électrique qu'il alimente en phase de traction, en génératrice de courant lors des phases de freinage. On cumule ainsi les fonctions et on évite par exemple de devoir équiper le véhicule avec des moyens de stockage de courant sous haute tension. En effet, les convertisseurs de courant 21 et 22 garantissent que seule une batterie 32 est nécessaire pour stocker de l'énergie électrique.One can also provide that the other current converter 22 operates reversibly, to operate the electric motor which it supplies in the traction phase, in current generator during the braking phases. This combines functions and for example avoids having to equip the vehicle with high voltage current storage means. Indeed, the current converters 21 and 22 guarantee that only a battery 32 is necessary to store electrical energy.

[0036] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait mention d'un moteur thermique, on peut par exemple prévoir un moteur 4 temps ou 2 temps, à essence ou diesel, avec un nombre de cylindres compris entre 1 et 12.It will be understood that various modifications and / or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the present description without departing from the scope of the invention defined by the appended claims. In particular, mention is made of a heat engine, it is possible for example to provide a 4-stroke or 2-stroke engine, petrol or diesel, with a number of cylinders between 1 and 12.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération d'énergie agencé pour récupérer de l’énergie produite par un moteur thermique (41) de véhicule automobile, comprenant :1. An energy recovery device arranged to recover energy produced by a heat engine (41) of a motor vehicle, comprising: - une turbine radiale (11 ),- a radial turbine (11), - un générateur de courant (12), accouplé à la turbine radiale (11) pour produire un courant électrique, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie comprend un circuit de récupération de chaleur (10) agencé pour récupérer de la chaleur produite par le moteur thermique (41 ) avec un fluide à changement de phase, et en ce que la turbine radiale (11) est agencée pour être entraînée en rotation par le fluide à changement de phase, lors d'une détente du fluide à changement de phase, lorsqu'il est en phase gazeuse.- a current generator (12), coupled to the radial turbine (11) to produce an electric current, characterized in that the energy recovery device comprises a heat recovery circuit (10) arranged to recover heat produced by the heat engine (41) with a phase change fluid, and in that the radial turbine (11) is arranged to be driven in rotation by the phase change fluid, during expansion of the change fluid phase, when it is in the gas phase. 2. Dispositif de récupération d'énergie selon la revendication précédente, dans lequel la turbine radiale (11) entraîne en rotation le générateur de courant (12) avec un rapport de réduction de 1:1.2. Energy recovery device according to the preceding claim, wherein the radial turbine (11) rotates the current generator (12) with a reduction ratio of 1: 1. 3. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de récupération d'énergie comprend des moyens de conversion de courant (20), connectés au générateur de courant (12) et agencés pour fournir au véhicule du courant continu à une tension de 12V.3. Energy recovery device according to one of the preceding claims, in which the energy recovery device comprises current conversion means (20), connected to the current generator (12) and arranged to supply the vehicle direct current at a voltage of 12V. 4. Dispositif de récupération d'énergie selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de conversion de courant (20) comprennent en outre un convertisseur de courant (22) alternatif-continu agencé pour convertir du courant continu en courant alternatif, pour alimenter une machine de traction du véhicule.4. Energy recovery device according to the preceding claim, wherein the current conversion means (20) further comprises a current-converter (22) ac-dc arranged to convert direct current into alternating current, to supply a vehicle traction machine. -95. Dispositif de récupération d'énergie selon la revendication précédente, comprenant un démarreur (33) agencé pour démarrer le moteur thermique (41), dans lequel le démarreur (33) est agencé pour former la machine de traction du véhicule et participer à la propulsion du véhicule.-95. Energy recovery device according to the preceding claim, comprising a starter (33) arranged to start the heat engine (41), in which the starter (33) is arranged to form the traction machine of the vehicle and participate in the propulsion of the vehicle. 55 6. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de récupération d'énergie cinétique.6. Energy recovery device according to one of the preceding claims, comprising means for recovering kinetic energy. 7. Dispositif de récupération d'énergie selon la revendication 6 et la revendication 4, dans lequel les moyens de récupération d'énergie7. An energy recovery device according to claim 6 and claim 4, wherein the energy recovery means 10 cinétique sont une génératrice de courant accouplée à une roue (51) du véhicule, et dans lequel le convertisseur de courant (22) alternatif-continu agencé pour convertir du courant continu en courant alternatif est agencé pour fonctionner de manière réversible et transformer du courant alternatif en courant continu.10 kinetics are a current generator coupled to a wheel (51) of the vehicle, and in which the AC converter (22) arranged to convert direct current into alternating current is arranged to operate reversibly and transform current alternating in direct current. 1515 8. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de récupération de chaleur (10) avec le fluide à changement de phase est agencé pour fonctionner selon un cycle de Rankine.8. Energy recovery device according to one of the preceding claims, wherein the heat recovery circuit (10) with the phase change fluid is arranged to operate according to a Rankine cycle. 9. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une des9. Energy recovery device according to one of 20 revendications précédentes, dans lequel le circuit de récupération de chaleur (10) avec le fluide à changement de phase comprend un échangeur de chaleur agencé pour récupérer de la chaleur d’un circuit de refroidissement moteur, et/ou de gaz d’échappement du moteur.20 previous claims, wherein the heat recovery circuit (10) with the phase change fluid comprises a heat exchanger arranged to recover heat from an engine cooling circuit, and / or exhaust gas from the engine. 10. Véhicule automobile, comprenant un dispositif de récupération10. Motor vehicle, comprising a recovery device 25 d'énergie selon l'une des revendications précédentes.25 of energy according to one of the preceding claims. 1/11/1
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040231330A1 (en) * 2001-10-09 2004-11-25 Shigeru Ibaraki Rankine cycle system and vehicle therewith
DE102009024772A1 (en) * 2009-06-10 2010-02-04 Daimler Ag Fluid energy machine arrangement for motor vehicle, has fluid circuit with expansion device exhibiting closest effective cross section, which correlates with inlet pressure of fluid of less than five bars
DE102012222479A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Steam turbine for use as expansion machine in combustion engine waste heat using device, has turbine wheel and Volute into which gaseous working fluid is conductible, where fluid is conductible from volute to wheel over annular gap
DE102012222671A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Bmw Ag Device for utilizing waste heat of combustion engine in e.g. passenger car, has starting channel arranged within turbine housing, bypassed according to type of bypass on turbine unit and connecting intake port with exhaust opening

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040231330A1 (en) * 2001-10-09 2004-11-25 Shigeru Ibaraki Rankine cycle system and vehicle therewith
DE102009024772A1 (en) * 2009-06-10 2010-02-04 Daimler Ag Fluid energy machine arrangement for motor vehicle, has fluid circuit with expansion device exhibiting closest effective cross section, which correlates with inlet pressure of fluid of less than five bars
DE102012222479A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Steam turbine for use as expansion machine in combustion engine waste heat using device, has turbine wheel and Volute into which gaseous working fluid is conductible, where fluid is conductible from volute to wheel over annular gap
DE102012222671A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Bmw Ag Device for utilizing waste heat of combustion engine in e.g. passenger car, has starting channel arranged within turbine housing, bypassed according to type of bypass on turbine unit and connecting intake port with exhaust opening

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