FR3062714A1

FR3062714A1 - Circuit de gestion thermique et echangeur thermique associe

Info

Publication number: FR3062714A1
Application number: FR1750965A
Authority: FR
Inventors: Christophe DENOUAL; Aurelie BELLENFANT
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2018-08-10
Also published as: WO2018142090A1

Abstract

L'invention concerne un circuit de gestion thermique, notamment pour véhicule automobile, ledit circuit comprenant : - une première boucle configurée pour être parcourue par un premier fluide, - une deuxième boucle configurée pour être parcourue par un deuxième fluide, la deuxième boucle comprenant un vase d'expansion (24), et - un échangeur thermique (30) interposé entre les deux boucles, l'échangeur thermique (30) comprenant au moins un tube (32b) délimitant des canaux pour la circulation du premier fluide et du deuxième fluide, et au moins un boitier (33) dans lequel est agencé ledit au moins un tube (32b). Selon l'invention, l'échangeur thermique (30) et le vase d'expansion (24) sont réalisés d'une seule pièce, le vase d'expansion (24) étant formé par le volume interne délimité par le boitier (33). L'invention concerne également un tel échangeur thermique (30) intégrant le vase d'expansion (24).

Description

Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES Société par actions simplifiée.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUESTHS.

CIRCUIT DE GESTION THERMIQUE ET ECHANGEUR THERMIQUE ASSOCIE.

FR 3 062 714 - A1 (tv) L'invention concerne un circuit de gestion thermique, notamment pour véhicule automobile, ledit circuit comprenant:

- une première boucle configurée pour être parcourue par un premier fluide,

- une deuxième boucle configurée pour être parcourue par un deuxième fluide, la deuxième boucle comprenant un vase d'expansion (24), et

- un échangeur thermique (30) interposé entre les deux boucles, l'échangeur thermique (30) comprenant au moins un tube (32b) délimitant des canaux pour la circulation du premier fluide et du deuxième fluide, et au moins un boitier (33) dans lequel est agencé ledit au moins un tube (32b).

Selon l'invention, l'échangeur thermique (30) et le vase d'expansion (24) sont réalisés d'une seule pièce, le vase d'expansion (24) étant formé par le volume interne délimité par le boitier (33).

L'invention concerne également un tel échangeur thermique (30) intégrant le vase d'expansion (24).

-1Circuit de gestion thermique et échangeur thermique associé

L’invention concerne le domaine général de la régulation thermique des batteries d’un véhicule électrique ou hybride et plus particulièrement un échangeur thermique utilisé notamment pour cette régulation thermique.

La régulation thermique des batteries, notamment dans le domaine automobile et encore plus particulièrement des véhicules électriques et hybrides, est un point important. En effet, si les batteries sont soumises à des températures trop froides, leur autonomie peut décroître fortement et au contraire soumises à des températures trop importantes, il y a un risque d’emballement thermique pouvant aller jusqu’à la destruction de la batterie.

Afin de réguler la température des batteries, il est connu d’ajouter une boucle de régulation thermique de batteries. Dans une telle boucle, un fluide, généralement du liquide de refroidissement, est mis en circulation, par exemple au moyen d’une pompe, de manière à passer au sein d’un échangeur de régulation thermique des batteries généralement agencé en contact direct avec les batteries.

Le liquide de refroidissement peut ainsi absorber de la chaleur émise par la ou les batteries afin de les refroidir et évacuer cette chaleur au niveau d’un ou plusieurs autre échangeurs thermiques relié à une autre boucle de gestion thermique comme par exemple une boucle de climatisation qui va absorber cette chaleur pour la disperser à l’extérieur ou alors l’utiliser pour aider au chauffage de l’habitacle.

Le circuit de gestion thermique comporte à cet effet un échangeur thermique interposé entre les deux boucles, et dans lequel le fluide réfrigérant de la boucle de climatisation échange de la chaleur avec le liquide de refroidissement de la boucle de régulation thermique des batteries. Afin de réduire l’encombrement par rapport aux échangeurs à plaques, il est connu de réaliser un tel échangeur thermique avec un ou plusieurs tubes définissant des canaux pour la circulation des fluides enroulés en spirale.

Par ailleurs, la boucle de régulation thermique des batteries comprend également un vase d’expansion offrant un volume d’expansion pour le liquide de refroidissement, de manière à absorber les variations de volume du liquide de refroidissement. Le vase d’expansion est généralement prévu en sortie de l’échangeur de régulation thermique des batteries et se présente généralement sous la forme d’un réservoir.

-2Également, si besoin est, la boucle de régulation thermique des batteries peut être prévue pour apporter de la chaleur afin de réchauffer les batteries. Dans ce cas, la boucle de régulation thermique des batteries peut comporter par exemple une résistance électrique ou un chauffage par thermistance à coefficient de température positif.

Une telle boucle de régulation thermique des batteries nécessite donc un grand nombre de composants et de connexions, ce qui complique sa fabrication, augmente son coût et son encombrement, et donc induit une augmentation de la place nécessaire à son intégration au sein du véhicule automobile, ce qui peut ne pas répondre aux exigences des constructeurs.

Par ailleurs, du fait de la multiplicité des connexions et donc de jonctions généralement par brasage, il y a un risque de fuite.

La présente invention se propose de remédier au moins partiellement aux inconvénients ci-dessus mentionnés en proposant un circuit de gestion thermique, un ensemble de gestion thermique et un échangeur thermique améliorés, permettant de minimiser le nombre de composants et leur connexion, ainsi que l’encombrement général du circuit de gestion thermique.

À cet effet l’invention a pour objet un circuit de gestion thermique, notamment pour véhicule automobile, ledit circuit comprenant :

une première boucle configurée pour être parcourue par un premier fluide, une deuxième boucle configurée pour être parcourue par un deuxième fluide, la deuxième boucle comprenant un vase d’expansion, et un échangeur thermique interposé entre les deux boucles, l’échangeur thermique comprenant au moins un tube délimitant des canaux pour la circulation du premier fluide et du deuxième fluide, et au moins un boitier dans lequel est agencé ledit au moins un tube.

Selon l’invention, l’échangeur thermique et le vase d’expansion sont réalisés d’une seule pièce, le vase d’expansion étant formé par le volume interne délimité par le boitier.

L’intégration de la fonction de vase d’expansion dans l’échangeur thermique interposé entre les deux boucles du circuit de gestion thermique, permet de réduire le

-3nombre de composants et donc l’encombrement général. En outre, on réduit les connexions entre les composants limitant les risques de fuite.

Ledit circuit peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

le boitier comprend au moins une plaque de fermeture formant support d’au moins un composant du circuit de gestion thermique ;

le boitier porte un détendeur configuré pour être agencé dans la première boucle ; le détendeur est agencé sur une plaque de fermeture du boitier ; l’échangeur thermique comprend un dispositif chauffant configuré pour chauffer le deuxième fluide en provenance de la deuxième boucle et agencé à l’intérieur du boitier ;

le dispositif chauffant est un dispositif de chauffage électrique ; le dispositif chauffant comporte au moins une résistance électrique chauffante ; le circuit de gestion thermique comprend un moyen de commande du dispositif chauffant agencé sur le boitier ;

le moyen de commande est agencé sur une plaque de fermeture du boitier ; le moyen de commande est agencé sur la plaque de fermeture du boitier opposée au détendeur ;

ledit au moins un tube est enroulé en spirale ;

l’échangeur thermique comporte un premier tube comprenant des canaux de circulation pour le premier fluide ;

l’échangeur thermique comporte au moins un deuxième tube comprenant des canaux pour le deuxième fluide ;

l’échangeur thermique comporte deux deuxièmes tubes agencés de part et d’autre du premier tube ;

l’ensemble des tubes sont enroulés autour d’un axe d’enroulement de manière à définir des enroulements successifs ;

l’échangeur thermique comporte des premières tubulures pour la circulation du premier fluide dans le premier tube ;

une première tubulure d’entrée est agencée en communication fluidique avec le détendeur ;

l’échangeur thermique comprend un bouchon agencé pour communiquer avec la

-4deuxième boucle ;

le bouchon forme une soupape de sécurité ;

le bouchon est agencé sur la plaque de fermeture du boitier opposée au détendeur ; la première boucle est une boucle de climatisation configurée pour être parcourue par un fluide réfrigérant ;

la deuxième boucle est une boucle de régulation thermique de batterie configurée pour être parcourue par un liquide de refroidissement.

L’invention concerne également un échangeur thermique pour un circuit de gestion thermique tel que défini précédemment. L’échangeur thermique comprend au moins un tube délimitant des canaux pour la circulation du premier fluide et du deuxième fluide, et au moins un boitier dans lequel est agencé ledit au moins un tube. Le boitier définit un volume interne d’expansion pour un fluide dudit circuit, de manière à former un vase d’expansion.

L’invention concerne encore un ensemble de gestion thermique intégrant notamment un tel échangeur thermique et un vase d’expansion.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

- la figure 1 est une représentation schématique d’un circuit de gestion thermique,

- la figure 2 est une vue montrant un échangeur thermique interposé entre deux boucles du circuit de gestion thermique,

- la figure 3 est une vue en perspective de l’échangeur thermique de la figure 2,

- la figure 4 est une vue en coupe transversale de l’échangeur thermique des figures 2 et 3,

- la figure 5 est une vue en perspective de l’échangeur thermique des figures 2 à 4 sur laquelle on a ôté une moitié du boitier de l’échangeur thermique,

- la figure 6 est une vue en perspective montrant une plaque de fermeture du boitier de l’échangeur thermique intégrant un détendeur,

- la figure 7 est une vue en coupe de la plaque de fermeture du boitier de la figure 6,

- la figure 8 est une vue en perspective montrant en partie l’échangeur thermique et des plaques de fermeture du boitier de l’échangeur thermique,

-5- la figure 9 est une représentation schématique de l’échangeur thermique.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.

Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps.

On a représenté sur la figure 1 un circuit de gestion thermique 1. Le circuit de gestion thermique 1 peut être installé dans un véhicule automobile (non représenté).

En particulier, le circuit de gestion thermique 1 comporte une première boucle destinée à être parcourue par un premier fluide et une deuxième boucle 20 destinée à être parcourue par un deuxième fluide.

Le premier fluide peut être un fluide réfrigérant. À titre d’exemple non limitatif, s’agit en particulier d’un fluide réfrigérant haute pression tels que du dioxyde de carbone, de l’oxyde de diazote, du 1,1,1,2-tétrafluoroéthane ou encore du 2,3,3,3tétrafluoropropène respectivement connus sous les sigles ou codes R744, R744A, R134a et R-1234yf.

Le deuxième fluide peut être un fluide de refroidissement, en particulier du liquide de refroidissement, tel que de l’eau glycolée.

Le circuit de gestion thermique 1 comporte en outre un échangeur thermique 30 interposé entre les deux boucles 10 et 20. Un tel échangeur thermique 30 est aussi appelé échangeur thermique à double circulation de fluide ou échangeur interne. Il s’agit par exemple d’un échangeur de type « chiller » en anglais ou refroidisseur d’eau en français. Dans la suite de la description, on fait référence à un refroidisseur d’eau 30,

-6bien entendu l’invention s’applique à tout autre type d’échangeur thermique.

La première boucle 10 est par exemple une boucle de climatisation 10 qui peut être utilisée pour refroidir l’air de l’habitacle, en fonction des besoins des occupants du véhicule automobile. La boucle de climatisation 10 est destinée à être parcourue par le fluide réfrigérant.

Selon l’exemple non limitatif de la figure 1, la boucle de climatisation 10 comprend notamment un compresseur 11, un échangeur thermique externe 12, tel qu’un condenseur ou un refroidisseur de gaz connu sous la dénomination « gaz cooler » en anglais, placé en contact de l’air extérieur afin de dissiper de l’énergie calorifique, un réservoir dessiccateur 13, une première vanne d’arrêt 14, une deuxième vanne d’arrêt

15, un premier détendeur 16, un deuxième détendeur 17, un échangeur thermique 18, tel qu’un évaporateur 18, placé dans un circuit d’alimentation en air de l’habitacle du véhicule automobile, et le refroidisseur d’eau 30. Le premier et/ou deuxième détendeur

16, 17 peut ou peuvent respectivement être un détendeur thermostatique ou « thermal expansion valve » en anglais, aussi connu sous l’abréviation TXV.

En particulier, la boucle de climatisation 10 comporte une sous-boucle primaire 10A et une sous-boucle secondaire 10B. La sous-boucle primaire 10A comprend dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, le compresseur 11, le condenseur 12 ou refroidisseur de gaz, le réservoir dessiccateur 13, la première vanne d’arrêt 14, le premier détendeur 16 et l’évaporateur 18. La sous-boucle secondaire 10B comprend dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, le compresseur 11, le condenseur 12 ou refroidisseur de gaz, l’accumulateur 13, la deuxième vanne d’arrêt 15, le deuxième détendeur 17 et le refroidisseur d’eau 30.

La deuxième vanne d’arrêt 15, le deuxième détendeur 17 et le refroidisseur d’eau 30 sont placés sur une branche parallèle qui contourne la première vanne d’arrêt 14, le premier détendeur 16 et l’évaporateur 18.

Le compresseur comprime le fluide réfrigérant. Le fluide traverse ensuite le condenseur 12 dans lequel le fluide est condensé pendant son refroidissement, ou en variante le refroidisseur de gaz dans lequel le fluide subit un refroidissement en phase gazeuse sous haute pression.

Selon un premier mode de fonctionnement, le fluide refroidi par le condenseur

-712 ou refroidisseur de gaz, peut passer ensuite dans le premier détendeur 16 qui abaisse sa pression, en l’amenant au moins en partie à l’état liquide. Le fluide traverse alors l’évaporateur 18. L’évaporateur fait passer le fluide à l’état gazeux, à pression constante. L’échange dans l’évaporateur 18 permet de produire un flux d’air climatisé qui est envoyé vers l’habitacle du véhicule. Le fluide en sortie du détendeur peut aussi contourner l’évaporateur et retourner au compresseur.

Selon un deuxième mode de fonctionnement, le fluide refroidi par le condenseur 12 ou refroidisseur de gaz, peut passer ensuite dans le deuxième détendeur 17 qui abaisse sa pression puis dans une première partie du refroidisseur d’eau 30 pour un échange thermique avec le deuxième fluide, tel que le liquide de refroidissement, circulant dans la deuxième boucle 20, avant de retourner au compresseur 11.

La deuxième boucle 20 est par exemple une boucle de régulation thermique 20 d’un composant tel qu’une batterie ou un module de batteries. La boucle de régulation thermique de batterie 20 est configurée pour être parcourue par le liquide de refroidissement.

Selon l’exemple non limitatif de la figure 1, la boucle de régulation thermique de batterie 20 comporte, par exemple dans l’ordre suivant selon le sens de circulation du liquide de refroidissement, une pompe 21, éventuellement un échangeur de composant de puissance tel qu’un onduleur 22, éventuellement un dispositif chauffant 23, le refroidisseur d’eau 30, un vase d’expansion 24, et un échangeur de régulation thermique de batterie 25.

Le refroidisseur d’eau 30 est donc destiné à être parcouru par les deux fluides, à savoir ici le fluide réfrigérant et le liquide de refroidissement. Comme montré par les flèches de la figure 1, le fluide réfrigérant et le liquide de refroidissement peuvent circuler à contre-courant au sein du refroidisseur d’eau 30.

L’invention vise plus particulièrement ce refroidisseur d’eau 30 mieux visible sur les figures 2 et 3. Bien entendu, bien que particulièrement avantageuse pour un échangeur thermique à l’intersection de la boucle de climatisation 10 et de la boucle de régulation thermique de batterie 20 d’un circuit de gestion thermique 1, l’invention s’applique aussi à tout autre type d’échangeur thermique.

-8Le refroidisseur d’eau 30 et le vase d’expansion 24 de la boucle de régulation thermique de batterie 20 sont réalisés d’une seule pièce.

Plus précisément, en référence aux figures 4 et 5, le refroidisseur d’eau 30 comporte au moins un tube 31, 32a, 32b délimitant des canaux pour la circulation du premier fluide et du deuxième fluide, et au moins un boitier 33 dans lequel le ou les tubes 31, 32a, 32b sont agencés.

Selon une alternative non représentée, on pourrait prévoir que le refroidisseur d’eau 30 soit un échangeur à plaques.

Le boitier 33 peut présenter une forme générale sensiblement de cuve ou cylindrique d’axe longitudinal XI. En particulier, le boitier 33 peut comporter deux plaques de fermeture 34, et 35.

Ces plaques de fermeture 34, 35 sont par exemple agencées à rintérieur du boitier 33 aux deux extrémités du boitier 33 (voir figure 3). Cela permet de former une chambre interne étanche. Les plaques de fermeture 34 et 35 peuvent être soudées sur le boitier 33. H s’agit par exemple de plaques à double paroi.

À titre d’exemple non limitatif, le boitier 33 peut comporter deux demi-coques fixées entre elles. Dans ce cas, chaque plaque de fermeture 34, 35 est disposée dans le fond d’une demi-coque du boitier 33.

Au moins l’une des plaques de fermeture 34, 35 ou les deux plaques de fermeture 34,35 sont prévues de manière à lier les entrées/sorties des canaux pour la circulation des deux fluides aux entrées/sorties correspondantes de la boucle de climatisation 10 et de la boucle de régulation thermique de batterie 20. En particulier, comme cela sera décrit plus en détail par la suite, au moins l’une des plaques de fermeture 34, 35 ou les deux plaques de fermeture 34, 35 peuvent former des interfaces de support de composants de la boucle de climatisation 10 ou de la boucle de régulation thermique de batterie 20.

Le boitier 33 peut être réalisé en plastique.

Le vase d’expansion 24 est formé par le volume interne délimité par le boitier 33, plus précisément entre les deux plaques de fermeture 34, 35.

Le vase d'expansion 24 contient du liquide de refroidissement et de l’air qui

-9occupe le volume surmontant le niveau du liquide de refroidissement.

En fonctionnement, le liquide refroidissement circule dans la boucle de régulation thermique de batterie 20 sous l'effet de la pompe 21. En cas de variation du volume du liquide de refroidissement provoqué par un changement de pression ambiante ou une chaleur importante à évacuer, le volume interne du boitier 33 autorise l’expansion du liquide de refroidissement.

L’ensemble comprenant le refroidisseur d’eau 30 et le vase d’expansion 24 délimité par le volume interne du boitier 33 du refroidisseur d’eau 30 forme un ensemble de gestion thermique pour le circuit de gestion thermique 1 de la figure 1.

Selon un exemple particulier, le refroidisseur d’eau 30 comporte au moins deux tubes 31 et 32a, 32b, mieux visibles sur les figures 4 et 5. Il s’agit en particulier de tubes 31, 32a, 32b plats. En pratique, les tubes 31, 32a, 32b peuvent être extrudés. Chaque tube 31, 32a, 32b comporte une pluralité de canaux ou ports parallèles entre eux (non représentés sur les figures). On parle aussi de tubes multiports. Les faces du tube 31, 32a, 32b sont par exemple sensiblement planes.

Dans l’exemple des figures 4 et 5, le refroidisseur d’eau 30 comporte un premier tube 31 définissant des canaux pour la circulation du premier fluide, ici le fluide réfrigérant, à haute pression. Le premier tube 31 est enroulé en spirale autour d’un axe d’enroulement X2 de manière à définir des enroulements successifs. Cet axe d’enroulement X2 est parallèle à l’axe longitudinal XI du refroidisseur d’eau 30.

Le refroidisseur d’eau 30 comporte deux deuxièmes tubes 32a, 32b définissant des canaux pour la circulation du deuxième fluide, ici le liquide de refroidissement. Les deuxièmes tubes 32a, 32b sont accolés à une face respective du premier tube 31 et enroulés en spirale simultanément avec le premier tube 31 autour de l’axe d’enroulement X2. Autrement dit, les deux deuxièmes tubes 32a, 32b sont placés de part et d’autre du premier tube 31. Le premier tube 31 est donc pris en sandwich entre les deux deuxièmes tubes 32a, 32b.

Ainsi, un deuxième tube est dit deuxième tube interne 32a car il est situé à l’intérieur de l’enroulement des trois tubes 31, 32a, 32b, et l’autre deuxième tube est dit deuxième tube externe 32b car il est situé à l’extérieur de l’enroulement des trois tubes 31, 32a, 32b. À chaque enroulement, la face interne du deuxième tube interne 32a peut

-10venir en contact avec la face externe du deuxième tube externe 32b.

La forme générale de renroulement des trois tubes 31, 32a, 32b est sensiblement cylindrique.

Ainsi, Lune des extrémités de chaque tube 31, 32a, 32b se situe à l’extérieur de la spirale tandis que l’autre extrémité se situe à l’intérieur de la spirale.

De plus, des connexions fluidiques sont prévues pour l’arrivée et la sortie des fluides dans le refroidisseur d’eau 30. À cet effet, le refroidisseur d’eau 30 comporte deux premières tubulures 36 permettant la circulation du fluide réfrigérant. Deux deuxièmes tubulures 37 pour la circulation du liquide de refroidissement, décrites plus en détail par la suite, sont également prévues.

En référence aux figures 1 et 4, 5, le premier tube 31 s’étend entre : une première tubulure 36 d’entrée reliée à une arrivée du fluide réfrigérant, notamment en provenance du condenseur 12 ou refroidisseur de gaz et du réservoir dessiccateur 13 de la boucle de climatisation 10, et une première tubulure 36 de sortie reliée à une sortie pour le fluide réfrigérant à l’extérieur du refroidisseur d’eau 30, notamment vers le compresseur 11 de la boucle de climatisation 10.

Par exemple de façon non limitative, les premières tubulures 36 d’entrée et de sortie peuvent être agencées de sorte que le fluide réfrigérant circule dans les canaux du premier tube 31 de l’extérieur de la spirale vers l’intérieur.

Les premières tubulures 36 sont agencées à l’intérieur du boitier 33.

Les deux premières tubulures 36 peuvent présenter une forme générale similaire. Les premières tubulures 36 peuvent présenter une forme sensiblement cylindrique d’axe parallèle à l’axe d’enroulement X2. Les premières tubulures 36 présentent respectivement une ouverture allongée ou fente, de forme conjuguée au profil du premier tube 31, pour recevoir l’une des extrémités du premier tube 31.

De plus, selon l’exemple illustré, les premières tubulures 36 sont agencées à distance des deuxièmes tubes 32a, 32b. En d’autres termes, elles ne sont pas en contact avec les deuxièmes tubes 32a, 32b.

Les premières tubulures 36 sont dans cet exemple fermées à une extrémité et ouvertes à l’autre extrémité de manière à permettre leurs raccords fluidiques avec la

-11boucle de climatisation 10.

Les premières tubulures 36 peuvent déboucher dans la même plaque de fermeture, par exemple ici dans la plaque de fermeture 35.

Notamment, en se référant de nouveau à la figure 1, le refroidisseur d’eau 30 est en communication avec le deuxième détendeur 17 de la boucle de climatisation 10.

Le deuxième détendeur 17 peut être intégré au refroidisseur d’eau 30. À cet effet, selon le mode de réalisation particulier illustré sur les figures 2, 3 et 6 à 9, un bloc de fixation 170 du détendeur 17 (non visible sur les figures 2, 3, et 6 à 9) est par exemple fixé au refroidisseur d’eau 30, de façon à permettre le montage du détendeur 17 sur le refroidisseur d’eau 30. Le bloc de fixation 170 peut être brasé sur le refroidisseur d’eau 30 ou peut être fixé mécaniquement sur le refroidisseur d’eau 30 avec interposition d’un joint d'étanchéité 40 visible sur la figure 6.

En particulier, le deuxième détendeur 17 de la figure 1 (non visible sur les figures 2, 3, et 6 à 9), peut être porté sur l’une des plaques de fermeture 35 du boitier 33. Pour ce faire, le bloc de fixation 170 du détendeur 17 est prévu sur la plaque de fermeture 35.

La plaque de fermeture 35 forme ainsi une interface de support du deuxième détendeur 17. En particulier, la première tubulure 36 d’entrée peut déboucher sur la plaque de fermeture 35 au niveau de la sortie 17s du bloc de fixation 170 du deuxième détendeur 17 (voir figure 6). L’entrée 17e du bloc de fixation 170 du deuxième détendeur 17 est configurée pour être reliée à la boucle de climatisation 10, en particulier la sous-boucle secondaire 10B, en communication avec la deuxième vanne d’arrêt 15 selon l’exemple de la figure 1.

En ce qui concerne les deuxièmes tubulures 37 visibles sur les figures 2, 3, 6, 7 et 9, elles peuvent faire partie du boitier 33. Dans ce cas, des éléments d’étanchéité, non représentés, peuvent être prévus entre les tubulures 37 et l’une des plaques de fermeture, ici la plaque de fermeture 35. Bien entendu, les deuxièmes tubulures 37 peuvent faire partie intégrante de la plaque de fermeture 35.

Les deuxièmes tubulures 37 pour la circulation du liquide de refroidissement comportent une deuxième tubulure 37 d’entrée reliée à une arrivée du liquide de

-12refroidissement, et une deuxième tubulure 37 de sortie reliée à une sortie pour le liquide de refroidissement.

Les deuxièmes tubulures 37 communiquent par exemple avec des trous 38i aménagés sur l’une ou les deux plaques de fermeture fermant le boitier 33 ; les trous 38i sont aménagés sur une seule plaque de fermeture, la plaque de fermeture 35 destinée à porter le deuxième détendeur 17, à savoir ici la plaque de fermeture 35 portant le bloc de fixation 170 du deuxième détendeur 17, dans l’exemple des figures 4, 6 et 7. Comme cela est mieux visible sur la figure 7, on peut aménager dans la plaque de fermeture 35, un canal de liaison 382 débouchant sur un trou 381 de la paroi externe de la plaque de fermeture 35 et d’autre part débouchant sur un trou 383 aménagé sur la paroi interne de la plaque de fermeture 35. On entend par paroi externe la paroi en contact avec le fond d’une demi-coque du boitier 33 et par paroi interne la paroi opposée la plus proche des tubes 31, 32a, 32b.

Les trous 381 et 383 peuvent être alignés ou non. En particulier, les trous 38i et 383 peuvent être agencés de sorte qu’une deuxième tubulure 37 soit en communication fluidique avec l’intérieur de l’enroulement des tubes 32a et 32b et que l’autre deuxième tubulure 37 soit en communication fluidique avec l’extérieur de l’enroulement des tubes 32a et 32b. Autrement dit, l’un des trous 383 de la paroi interne peut déboucher à l’intérieur de l’enroulement des tubes 32a, 32b tandis que l’autre trou 383 peut déboucher à l’extérieur des enroulements des tubes 32a et 32b.

Par ailleurs, les deuxièmes tubulures 37 peuvent s’étendre de façon parallèle à l’axe d’enroulement X2.

Lne deuxième tubulure 37 d’entrée est destinée à recevoir le liquide de refroidissement pompé de la boucle de régulation thermique de batterie 20. Après avoir circulé dans les deux deuxièmes tubes 32a, 32b et y avoir échangé de la chaleur avec le fluide réfrigérant circulant dans le premier tube 31, le liquide de refroidissement peut déboucher dans une deuxième tubulure 37 de sortie. Le liquide de refroidissement peut ensuite être entraîné à travers la deuxième tubulure 37 de sortie à l’extérieur du refroidisseur d’eau 30 en direction de l’échangeur de régulation thermique de batterie 25 (voir figure 1).

Les premières et deuxièmes tubulures 36 et 37 (voir figures 2 à 6) peuvent être agencées de sorte que les deux fluides circulent à contre-courant. Par exemple de façon

-13non limitative, le fluide réfrigérant peut circuler dans les canaux du premier tube 31 de l’extérieur de la spirale vers l’intérieur, tandis que le liquide de refroidissement peut circuler dans les canaux des deuxièmes tubes 32a, 32b de l’intérieur de la spirale vers l’extérieur, ou inversement. Bien entendu, on peut aussi prévoir une circulation à cocourant des deux fluides.

On se réfère maintenant aux figures 8 et 9 qui montrent un exemple de réalisation du refroidisseur d’eau 30 comportant en outre au moins un dispositif chauffant intégré au sein du boîtier 33. Il s’agit notamment du dispositif chauffant 23 de la boucle de régulation thermique de batterie 20 de la figure 1.

Le dispositif chauffant 23 est agencé ou plongé à l’intérieur du volume interne défini par le boîtier 33 (figures 3 et 9). Autrement dit, le dispositif chauffant 23 est plongé dans le volume d’expansion du liquide de refroidissement.

Le dispositif chauffant 23 peut notamment être un dispositif de chauffage électrique. Ce dernier peut comporter par exemple une enveloppe à l’intérieur de laquelle est placée une résistance électrique. Dans l’exemple illustré sur les figures 3, 8 et 9, l’enveloppe du dispositif chauffant 23 est de forme sensiblement tubulaire.

On prévoit avantageusement un moyen de commande 27 (voir figures 2 et 3) permettant l’alimentation du dispositif chauffant 23. En référence à la figure 8, une extrémité du dispositif chauffant 23 peut être reliée à une piste de commande 28 du moyen de commande 27. Dans l’exemple illustré, le moyen de commande 27 (figures 2, 3) et donc la piste de commande 28 (visible sur les figures 8 et 9) peuvent être agencés sur la plaque de fermeture 34, opposée à la plaque de fermeture 35 destinée à porter le deuxième détendeur 17, dans cet exemple la plaque de fermeture 35 portant le bloc de fixation 170 du deuxième détendeur 17. On peut prévoir un logement 39 sur la plaque de fermeture 35 opposée pour recevoir l’extrémité du dispositif chauffant 23 non reliée à la piste de commande 28.

L’intégration du dispositif chauffant 23 directement au sein du refroidisseur d’eau 30 permet un gain de place. De plus, l’agencement du dispositif chauffant 23 dans la même enceinte ou même boîtier 33 que les tubes 31, 32a, 32b permet un chauffage optimisé du liquide de refroidissement.

Ainsi, par exemple lors d’un démarrage à froid, afin que la batterie ou le module

-14de batterie atteigne le plus rapidement une température optimale de fonctionnement, la deuxième vanne d’arrêt 15 de la boucle de climatisation 10 peut être fermée de sorte qu’il n’y ait pas de fluide réfrigérant qui entre au niveau du refroidisseur d’eau 30. Le dispositif chauffant 23 au sein du refroidisseur d’eau 30 chauffe le liquide de refroidissement qui traverse le refroidisseur d’eau 30 sans échange thermique entre le liquide de refroidissement et le fluide réfrigérant au sein du refroidisseur d’eau 30. Le liquide de refroidissement chauffé arrive au niveau de l’échangeur de régulation thermique de batterie 25 pour réchauffer la batterie ou le module de batterie.

Par ailleurs, le refroidisseur d’eau 30 comprend un élément de protection tel qu’un bouchon 29. Ce bouchon 29 est agencé pour communiquer avec la deuxième boucle de régulation thermique de batterie 20. Le bouchon 29 assure le maintien de la pression préconisée pour la boucle de régulation thermique de batterie 20 au cours du fonctionnement. En effet, en cas de surpression interne au niveau du refroidisseur d’eau 30, le bouchon 29 s’ouvre permettant ainsi à l’air de s’échapper. Le bouchon 29 forme une « soupape de sécurité ».

Ainsi, l’intégration ou la combinaison de certains des composants du circuit de gestion thermique 1, comme notamment l’échangeur thermique 30 interposé entre les deux boucles 10 et 20 de ce circuit 1 et le vase d’expansion 24 pour le liquide de refroidissement de la boucle de régulation thermique de batterie 20, ainsi qu’éventuellement un détendeur 17 de la boucle de climatisation 10, et/ou encore un dispositif chauffant 23 de la boucle de régulation thermique de batterie 20, permet de réduire le nombre de composants du circuit de gestion thermique 1 et réduire le risque de fuites.

Ces différents composants forment un ensemble de gestion thermique compact qui peut être réalisé et assemblé de façon simple. Cet ensemble peut ensuite être simplement relié aux branches des deux boucles 10 et 20 du circuit de gestion thermique

1.

Claims

REVENDICATIONS

1. Circuit de gestion thermique (1), notamment pour véhicule automobile, ledit circuit (1) comprenant :

une première boucle (10) configurée pour être parcourue par un premier fluide, une deuxième boucle (20) configurée pour être parcourue par un deuxième fluide, la deuxième boucle comprenant un vase d’expansion (24), et un échangeur thermique (30) interposé entre les deux boucles (10, 20), l’échangeur thermique (30) comprenant au moins un tube (31, 32a, 32b) délimitant des canaux pour la circulation du premier fluide et du deuxième fluide, et au moins un boitier (33) dans lequel est agencé ledit au moins un tube (31, 32a, 32b), caractérisé en ce que l’échangeur thermique (30) et le vase d’expansion (24) sont réalisés d’une seule pièce, le vase d’expansion (24) étant formé par le volume interne délimité par le boitier (33).
2. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le boitier (33) comprend au moins une plaque de fermeture (34, 35) formant support d’au moins un composant (170, 17, 27) du circuit de gestion thermique (1).
3. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le boitier (33) porte un détendeur (17) configuré pour être agencé dans la première boucle (10).
4. Circuit de gestion thermique (1) selon les revendications 2 et 3, dans lequel le détendeur (17) est agencé sur une plaque de fermeture (35) du boitier (33).
5. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’échangeur thermique (30) comprend un dispositif chauffant (23) configuré pour chauffer le deuxième fluide en provenance de la deuxième boucle (20) et agencé à l’intérieur du boitier (33).
6. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif chauffant (23) est un dispositif de chauffage électrique.
7. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une des revendications 5 ou 6, comprenant un moyen de commande (27) du dispositif chauffant (23) agencé sur le boitier (33).

-168. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une des revendications 3 ou 4 prise en combinaison avec la revendication 7, dans lequel le moyen de commande (27) est agencé sur une plaque de fermeture (34) du boitier (33).
9. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un tube (31, 32a, 32b) est enroulé en spirale.
10. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’échangeur thermique (30) comporte :

un premier tube (31) comprenant des canaux de circulation pour le premier fluide et deux deuxièmes tubes (32a, 32b) comprenant des canaux pour le deuxième fluide et agencés de part et d’autre du premier tube (31), l’ensemble des tubes (31, 32a, 32b) étant enroulés autour d’un axe d’enroulement (X2) de manière à définir des enroulements successifs.
11. Circuit de gestion thermique (1) selon les revendications 3 et 10, dans lequel l’échangeur thermique (30) comporte des premières tubulures (36) pour la circulation du premier fluide dans le premier tube (31), dont une première tubulure (36) d’entrée est agencée en communication fluidique avec le détendeur (17).
12. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’échangeur thermique (30) comprend un bouchon (29) agencé pour communiquer avec la deuxième boucle (20).
13. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :

la première boucle (10) est une boucle de climatisation (10) configurée pour être parcourue par un fluide réfrigérant et la deuxième boucle (20) est une boucle de régulation thermique de batterie (20) configurée pour être parcourue par un liquide de refroidissement.
14. Échangeur thermique (30) pour un circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :

au moins un tube (31, 32a, 32b) délimitant des canaux pour la circulation du premier fluide et du deuxième fluide, et

-17au moins un boitier (33) dans lequel est agencé ledit au moins un tube (31, 32a, 32b), caractérisé en ce que le boitier (33) définit un volume interne d’expansion pour un fluide dudit circuit (1), de manière à former un vase d’expansion (24).

2/3

32b

32b

X2

3/3