FR3056712A1

FR3056712A1 - Dispositif d’echange thermique pour un vehicule automobile, associant un module thermoelectrique et un echangeur de chaleur a circulation d’un fluide

Info

Publication number: FR3056712A1
Application number: FR1659098A
Authority: FR
Inventors: Lionel Robillon; Mohamed Ibrahimi; Jean Damien Muller
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-03-30
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: FR3056712B1; WO2018060605A1; US20190313553A1; US10757841B2; EP3520590A1

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

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE

INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :

(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national

056 712

59098

COURBEVOIE ©IntCI⁸: F25 B 21/02 (2017.01)

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION

A1

©) Date de dépôt : 27.09.16.	© Demandeur(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES
(30) Priorité :	Société par actions simplifiée — FR.
	@ Inventeur(s) : ROBILLON LIONEL, IBRAHIMI
	MOHAMED et MULLER JEAN DAMIEN.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 30.03.18 Bulletin 18/13.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux	@ Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES
apparentés :	Société par actions simplifiée.
©) Demande(s) d’extension :	© Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES.

DISPOSITIF D'ECHANGE THERMIQUE POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE, ASSOCIANT UN MODULE THERMOELECTRIQUE ET UN ECHANGEUR DE CHALEUR A CIRCULATION D'UN FLUIDE.

FR 3 056 712 - A1 _ 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.

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 fluidiques sont chacun composés d’une pluralité de canaux, dont notamment pour chacun des chemins fluidiques un canal d’entrée du fluide caloporteur et un canal de sortie du fluide caloporteur. Pour chacun des chemins fluidiques, 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 fluidiques. 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 fluidiques.

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. H 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. H 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.

H 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 rinvention. 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. Fa 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.

Fe 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 Zl, Z2 adjacentes du boîtier 6 suivant l’extension de son plan P. Les zones Zl, 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 5 a ménagé à l’intérieur d’une première zone Zl 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. Fe 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. Fe 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.

Fe premier canal d’entrée 14el, le premier canal de sortie 14s 1 et le premier canal de jonction 14j 1, 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 DI du boîtier 6 définissant son plan P d’extension. Fes 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 5 a 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 14s 1, 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’està-dire suivant la largeur du boîtier 6. Dans cette situation, les canaux intermédiaires 14ilaf, 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.

H 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 1411a 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 1411 a-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 1 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 (Zl, Z2) distinctes du boîtier (6), dont au moins un chemin fluidique amont (5a) ménagé à l’intérieur d’une première zone (Zl) 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 (Zl) 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 (Zl) 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 ( 14s 1, 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 (14s 1, 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 (F1-F4) 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).

5
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 10 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).

2/3 figure 6 figure 7

3/3 ω ω

CM

CD tfVco S

S φ

Z3

CD φ

D)