FR3093347A1 - Systeme de regulation thermique destine a un vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

SYSTEME DE REGULATION THERMIQUE DESTINE A UN VEHICULE AUTOMOBILE L’invention concerne un système de régulation thermique (100) destiné à un véhicule, le système de régulation thermique (100) comprenant au moins un premier échangeur thermique (110) et au moins un deuxième échangeur thermique (120) agencés en série, le premier échangeur thermique (110) s’étendant principalement selon un premier plan (P1) sécant d’un deuxième plan (P2) selon lequel s’étend principalement le deuxième échangeur thermique (120) de sorte à générer un rapprochement du premier échangeur thermique (110) par rapport au deuxième échangeur thermique (120) à une première extrémité (111, 121) respective des deux échangeurs thermiques (110, 120) et un éloignement du premier échangeur thermique (110) par rapport au deuxième échangeur thermique (120) à une deuxième extrémité (112, 122) respective de ces deux échangeurs thermiques (110, 120). Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

SYSTEME DE REGULATION THERMIQUE DESTINE A UN VEHICULE AUTOMOBILE
Le domaine de la présente invention se rapporte aux systèmes de régulation thermique destinés aux véhicules automobiles, et plus particulièrement aux systèmes de régulation thermique destinés à être intégrés en face avant de tels véhicules.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés de systèmes de régulation thermique destinés au traitement thermique de leur moteur, de leur habitacle, et éventuellement d’autres composants de ce véhicule. Classiquement, ces systèmes de régulation thermique comprennent un ou plusieurs échangeurs thermiques dans lesquels circule un fluide, par exemple un fluide réfrigérant ou un fluide caloporteur, apte à échanger des calories avec un flux d’air traversant ces échangeurs thermiques.
Afin de capter une quantité d’air suffisante pour permettre un refroidissement efficace des différents éléments concernés, ces échangeurs thermiques sont généralement agencés en face avant du véhicule, c’est-à-dire devant le compartiment moteur de ce véhicule. Ainsi, le flux d’air destiné à traverser les échangeurs thermiques est généré au moins partiellement par le déplacement du véhicule. Ces systèmes de régulation thermique peuvent également comprendre un dispositif de ventilation qui permet de forcer l’arrivée d’air par exemple lorsque le véhicule est à l’arrêt.
L’espace en face avant des véhicules étant relativement restreint, il est courant d’empiler les échangeurs thermiques les uns après les autres le long d’un axe de déplacement principal du véhicule. Un inconvénient de cet agencement réside dans le fait que seul le premier de ces échangeurs thermiques, c’est-à-dire l’échangeur thermique agencé le plus en avant du véhicule, est alimenté par de l’air frais. On comprend en effet que le flux d’air qui traverse par exemple le deuxième échangeur thermique, c’est-à-dire l’échangeur thermique agencé immédiatement après le premier échangeur thermique, a déjà traversé ce premier échangeur thermique et est ainsi partiellement réchauffé. Dès lors, l’écart de température entre le fluide qui circule dans le deuxième échangeur thermique et le flux d’air qui traverse ce deuxième échangeur thermique est réduit, ce qui résulte en une diminution du rendement thermique de ce deuxième échangeur thermique. Bien entendu, ce phénomène de diminution du rendement est de plus en plus important au fur et à mesure de l’éloignement de la face avant des échangeurs en aval du sens de circulation d’air.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et propose un système de régulation thermique dans lequel au moins deux échangeurs thermiques peuvent être, selon les cas de fonctionnement du système de régulation, traversés par de l’air frais, c‘est-à-dire de l’air n’ayant traversé aucun autre échangeur thermique en amont, tout en présentant un dimensionnement acceptable compte tenu de la localisation en face avant de ce système de régulation thermique.
Un objet de la présente invention concerne ainsi un système de régulation thermique destiné à un véhicule, le système de régulation thermique comprenant au moins un premier échangeur thermique et au moins un deuxième échangeur thermique agencés en série, le premier échangeur thermique s’étendant principalement selon un premier plan sécant d’un deuxième plan selon lequel s’étend principalement le deuxième échangeur thermique de sorte à générer un rapprochement du premier échangeur thermique par rapport au deuxième échangeur thermique à une première extrémité respective des deux échangeurs thermiques et un éloignement du premier échangeur thermique par rapport au deuxième échangeur thermique à une deuxième extrémité respective de ces deux échangeurs thermiques.
Autrement dit, chaque échangeur thermique présente au moins une première extrémité et au moins une deuxième extrémité, une première distance mesurée entre les premières extrémités du premier échangeur thermique et du deuxième échangeur thermique étant inférieure à une deuxième distance mesurée entre les deuxièmes extrémités du premier échangeur thermique et du deuxième échangeur thermique, la première distance et la deuxième distance étant mesurée selon deux directions parallèles. Il en résulte, selon une disposition arbitraire du système de régulation thermique dans le véhicule selon laquelle les premières extrémités des échangeurs thermiques sont tournées vers le capot du véhicule et les deuxièmes extrémités des échangeurs sont tournées vers le sol, que le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont agencés sensiblement en forme de V inversé. Alternativement, on pourra prévoir que le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique soient agencés en forme de V sans sortir du contexte de l’invention, c’est-à-dire que, selon cette alternative, la première distance mesurée entre les premières extrémités du premier échangeur thermique et du deuxième échangeur thermique est supérieure à la deuxième distance mesurée entre les deuxièmes extrémités du premier échangeur thermique et du deuxième échangeur thermique.
Selon une caractéristique de la présente invention, au moins un dispositif de ventilation est agencé au niveau de la deuxième extrémité respective des deux échangeurs thermiques, entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique. Selon l’invention, ce dispositif de ventilation est configuré pour générer au moins un flux d’air principal dont une première partie est destinée à traverser le premier échangeur thermique et dont une deuxième partie est destinée à traverser le deuxième échangeur thermique. Le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique étant agencés sensiblement en V, on comprend que le dispositif de ventilation génère un premier flux d’air qui traverse le premier échangeur thermique et un deuxième flux d’air qui traverse le deuxième échangeur thermique, ce premier flux d’air et ce deuxième flux d’air formant, conjointement, le flux d’air principal.
On peut ainsi définir un mode roulage du véhicule, dans lequel les échangeurs thermiques peuvent être traversés en série par un même flux d’air, et un mode alternatif dans lequel les échangeurs thermiques sont traversés en parallèle par une partie d’un flux d’air principal, ces parties se rejoignant pour former le flux d’air principal ou bien résultant de la séparation du flux d’air principal.
Selon une caractéristique de la présente invention, le dispositif de ventilation est piloté de sorte que la première partie destinée à traverser le premier échangeur thermique et la deuxième partie destinée à traverser le deuxième échangeur thermique se rejoignent entre les premier et deuxième échangeurs thermiques pour former le flux d’air principal destiné à traverser au moins le dispositif de ventilation. Autrement dit, ce dispositif de ventilation génère le flux d’air principal par aspiration. Alternativement, le dispositif de ventilation est piloté de sorte que la première partie destinée à traverser le premier échangeur thermique et la deuxième partie destinée à traverser le deuxième échangeur thermique résultent de la séparation, entre les premier et deuxième échangeurs thermiques, du flux d’air principal généré par le dispositif de ventilation. Selon cette alternative, le dispositif de ventilation génère alors le flux d’air principal en soufflant.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de régulation thermique peut en outre comprendre au moins un organe de ventilation associé au premier et/ou au deuxième échangeur thermique et configuré pour augmenter la quantité d’air amené à traverser au moins l’un des échangeurs thermiques. Autrement dit, on comprend que cet organe de ventilation participe à générer, conjointement avec le dispositif de ventilation, le premier flux d’air et/ou le deuxième flux d’air destiné(s) à traverser le premier échangeur thermique et/ou le deuxième échangeur thermique. La présence d’un organe de ventilation pourra être choisie en fonction de la puissance thermique nécessaire pour le premier échangeur thermique par rapport à la puissance thermique nécessaire pour le deuxième échangeur thermique. Ainsi, à titre d’exemple, lorsque le premier échangeur thermique doit réaliser des échanges de chaleur plus important que le deuxième échangeur thermique, il nécessite un apport en air frais plus important que le deuxième échangeur thermique de sorte que l’on choisira préférentiellement de positionner l’organe de ventilation en amont de ce premier échangeur thermique.
Lorsque le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique présentent des puissances respectives équivalentes, ou sensiblement équivalente, le système de régulation thermique selon l’invention peut être dépourvu de cet organe de ventilation et ne comprendre alors que le dispositif de ventilation configuré pour générer le flux d’air principal composé du premier flux d’air destiné à traverser le premier échangeur thermique et du deuxième flux d’air destiné à traverser le deuxième échangeur thermique.
Selon un exemple de réalisation de la présente invention, le système de régulation thermique comprend au moins un troisième échangeur thermique agencé entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique, au niveau de la deuxième extrémité respective des premier et deuxième échangeurs thermiques, les trois échangeurs thermiques définissant entre eux un volume interne par lequel est amené à passer le ou les flux d’air traversant les échangeurs thermiques. Selon cet exemple de réalisation de la présente invention, le flux d’air principal généré par le dispositif de ventilation est destiné à traverser au moins le premier échangeur thermique, le deuxième échangeur thermique et le troisième échangeur thermique. Plus précisément, le premier flux d’air traverse le premier échangeur thermique, le deuxième flux d’air traverse le deuxième échangeur thermique et le troisième échangeur thermique est quant à lui traversé par le premier flux d’air et par le deuxième flux d’air une fois que ceux-ci ont traversé, respectivement, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique. Autrement dit, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont tous deux alimentés par de l’air frais tandis que le troisième échangeur thermique est alimenté par un air partiellement réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique ou le deuxième échangeur thermique.
Bien que le troisième échangeur thermique soit traversé par de l’air partiellement réchauffé, on comprend que le système de régulation thermique selon cet exemple de réalisation présente des performances thermiques améliorées par rapport au système de régulation thermique qui ne comprend que deux échangeurs thermiques.
Selon l’invention, le dispositif de ventilation est agencé en regard du troisième échangeur thermique, à l’extérieur du volume interne défini par les trois échangeurs thermiques. Tel que cela a pu être précisé, le dispositif de ventilation est configuré et piloté pour générer le flux d’air principal par aspiration ou par soufflage selon le sens de circulation souhaité du flux d’air principal.
Optionnellement, le système de régulation thermique comprenant trois échangeurs thermiques peut en outre comprendre un organe de ventilation tel que décrit ci-dessus, c’est-à-dire que ce système de régulation thermique pourra alors comprendre un organe de ventilation agencé en amont du premier échangeur thermique ou en amont du deuxième échangeur thermique. L’ajout de cet organe de ventilation sera réalisé pour les mêmes raisons qu’évoquées ci-dessus.
Selon une caractéristique de la présente invention, le premier et le deuxième échangeurs thermiques sont configurés de manière à présenter une jonction étanche au niveau de leur première extrémité respective. Autrement dit, cette jonction étanche est ménagée au niveau de l’extrémité respective des échangeurs thermiques entre lesquelles la distance mesurée est la plus faible.
Par exemple, cette jonction étanche peut être réalisée par un contact entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique. Alternativement, un élément d’obturation est disposé entre ce premier échangeur thermique et ce deuxième échangeur thermique. En tout état de cause, cette jonction étanche permet d’éviter les déperditions d’air et ainsi de maximiser le rendement thermique du système de régulation thermique selon l’invention.
Avantageusement, le système de régulation thermique peut en outre comprendre au moins un élément d’obturation pilotable agencé entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique, au niveau de leur deuxième extrémité respective. La présence d’un tel élément d’obturation permet d’optimiser les performances thermiques quel que soit la situation du véhicule, à savoir un mode roulage du véhicule, dans lequel les échangeurs thermiques peuvent être traversés en série par un même flux d’air sans que ce flux d’air ne s’échappe au niveau de l’écartement entre les deuxièmes extrémités des échangeurs de chaleur, et un mode alternatif dans lequel chacun des échangeurs thermiques peut être traversé par une partie d’un flux d’air principal notamment généré par le pilotage d’un dispositif de ventilation lorsque le véhicule est à l’arrêt.
D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, à titre indicatif, en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
la [Figure 1] et la [Figure 2] illustrent schématiquement un système de régulation thermique selon un premier exemple de réalisation de la présente invention, la [Figure 1] illustrant une situation dans laquelle un véhicule intégrant ce système de régulation thermique est en phase de roulage et la [Figure 2] illustrant une situation dans laquelle le véhicule est à l’arrêt ;
la [Figure 2bis] illustre une première variante du premier exemple de réalisation de la présente invention illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2], la [Figure 2bis] illustrant plus particulièrement une variante à la situation dans laquelle le véhicule est à l’arrêt ;
la [Figure 3] illustre, de façon schématique, le système de régulation thermique selon une deuxième variante du premier exemple de réalisation de la présente invention illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2], la [Figure 3] illustrant une situation dans laquelle le véhicule est à l’arrêt ;
la [Figure 4] et la [Figure 5] illustrent schématiquement un système de régulation thermique selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention, la [Figure 4] illustrant une situation dans laquelle un véhicule intégrant ce système de régulation thermique est en phase de roulage et la [Figure 5] illustrant une situation dans laquelle le véhicule est à l’arrêt ;
la [Figure 6] illustre, schématiquement le système de régulation thermique selon une variante du deuxième exemple de réalisation de la présente invention illustré sur la [Figure 4] et sur la [Figure 5], la [Figure 6] illustrant une situation dans laquelle le véhicule est à l’arrêt.
Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » se réfèrent à un sens de circulation d’un flux d’air principal, d’un premier flux d’air ou d’un deuxième flux d’air destinés à traverser un premier échangeur thermique et/ou un deuxième échangeur thermique et/ou un troisième échangeur thermique. Selon l’invention, le premier flux d’air et le deuxième flux d’air participent conjointement à former le flux d’air principal.
La [Figure 1] et la [Figure 2] illustrent de façon schématique, un système de régulation thermique 100 selon un premier exemple de réalisation de la présente invention. Ce système de régulation thermique 100 est destiné à être intégré dans un véhicule, par exemple un véhicule automobile, et plus particulièrement dans, ou au voisinage, d’une face avant 200 d’un tel véhicule.
Le système de régulation thermique 100 selon le premier exemple de réalisation comprend au moins un premier échangeur thermique 110 et au moins un deuxième échangeur thermique 120 agencés en série. Dans leur généralité, le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 comprennent au moins une zone d’échange de chaleur dans laquelle circule un fluide, par exemple un fluide réfrigérant ou un fluide caloporteur, configuré pour échanger des calories avec un flux d’air traversant cette zone d’échange de chaleur. Le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 sont par exemple agencés sur deux boucles de refroidissement distinctes, chacune destinée au refroidissement de composants particuliers du véhicule. Alternativement, on pourra prévoir que le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 soient agencés sur une unique boucle de refroidissement, c’est-à-dire que, selon cette alternative, le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 sont dédiés au refroidissement des mêmes composants.
Selon l’invention, les deux échangeurs thermiques sont agencés de manière à ne pas être disposés parallèlement l’un à l’autre. Le premier échangeur thermique 110 s’étend de manière à ce qu’il soit centré, dans un plan longitudinal et vertical tel qu’illustré sur la [Figure 1], sur un premier axe représenté sur la [Figure 1] par l’axe P1. Le deuxième échangeur thermique 120 s’étend de manière à ce qu’il soit centré, dans ce même plan longitudinal et vertical illustré sur la [Figure 1], sur un deuxième axe représenté sur la [Figure 1] par l’axe P2. On comprend que les deux échangeurs thermiques s’étendent sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale, c’est-à-dire au sens d’avancement du véhicule, de sorte que l’on peut définir un premier plan P1 définissant la position du premier échangeur thermique et un deuxième plan P2 définissant la position du deuxième échangeur thermique. Le premier plan P1 et le deuxième plan P2 sont sécants.
Il résulte de ce qui précède un rapprochement du premier échangeur thermique 110 par rapport au deuxième échangeur thermique 120 à une première extrémité 111, 121 respective des deux échangeurs thermiques 110, 120 et un éloignement du premier échangeur thermique 110 par rapport au deuxième échangeur thermique 120 à une deuxième extrémité 112, 122 respective de ces deux échangeurs thermiques 110, 120. En d’autres termes, une première distance d1 mesurée entre la première extrémité 111 du premier échangeur thermique 110 et la première extrémité 121 du deuxième échangeur thermique 120 est inférieure à une deuxième distance d2 mesurée entre la deuxième extrémité 112 du premier échangeur thermique 110 et la deuxième extrémité 122 du deuxième échangeur thermique 120, cette première distance d1 et cette deuxième distance d2 étant mesurées selon deux droites parallèles.
Un élément d’obturation 140 est disposé entre les deuxièmes extrémités 112, 122 des premier et deuxième échangeurs thermiques 110, 120. Ainsi, le premier échangeur thermique 110, le deuxième échangeur thermique 120 et cet élément d’obturation 140 délimitent, ensemble, un volume interne 101 du système de régulation thermique 100. Selon l’invention, cet élément d’obturation 140 est mobile entre une position d’obturation dans laquelle il ferme le volume interne 101 du système de régulation thermique 100 et une position ouverte dans laquelle il laisse accessible ce volume interne 101. Par exemple cet élément d’obturation 140 peut être un volet mobile dont la position d’obturation est par exemple illustrée sur la [Figure 1] et dont la position ouverte est par exemple illustrée sur la [Figure 2].
Avantageusement, une jonction étanche 102 est en outre réalisée entre la première extrémité 111 du premier échangeur thermique 110 et la première extrémité 121 du deuxième échangeur thermique 120 de sorte à éviter toute déperdition d’air. Selon les exemples de réalisation illustrés ici, cette jonction étanche 102 est réalisée par contact, c’est-à-dire que la première extrémité 111 du premier échangeur thermique 110 est en contact avec la première extrémité 121 du deuxième échangeur thermique 120. Alternativement, on pourra prévoir que cette jonction étanche 102 soit réalisée grâce à un dispositif d’étanchéité, par exemple un joint, agencé entre la première extrémité 111 du premier échangeur thermique 110 et la première extrémité 121 du deuxième échangeur thermique 120.
Selon l’exemple illustré, le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 sont agencés en V inversé, avec les premières extrémités des échangeurs thermiques au contact l’une de l’autre qui sont agencées verticalement au-dessus des deuxièmes extrémités des échangeur thermiques. Il convient de noter qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation et que ces échangeurs thermiques 110, 120 pourraient, alternativement, être agencés en V sans sortir du contexte de la présente invention. Autrement dit, le rapprochement du premier échangeur thermique par rapport au deuxième échangeur thermique pourrait être réalisé au niveau de leur deuxième extrémité respective et l’éloignement du premier échangeur thermique par rapport au deuxième échangeur thermique pourrait être réalisé au niveau de leur première extrémité respective sans nuire à l’invention.
Le système de régulation thermique 100 selon le premier exemple de réalisation comprend également au moins un dispositif de ventilation 160 agencé au niveau de la deuxième extrémité 112, 122 respective du premier échangeur thermique 110 et du deuxième échangeur thermique 120. Dans l’exemple illustré, le dispositif de ventilation 160 est plus particulièrement agencé entre la deuxième extrémité 112 du premier échangeur thermique 110 et la deuxième extrémité 122 du deuxième échangeur thermique 120, et de manière à être disposé en dehors du volume interne 101 du système de régulation 100.
Le système de régulation 100 selon le premier exemple de réalisation comprend en outre au moins un premier conduit d’air 180 et au moins un deuxième conduit d’air 181, le premier conduit d’air 180 étant agencé entre la face avant 200 du véhicule et le premier échangeur thermique 110 et le deuxième conduit d’air 181 étant agencé entre le deuxième échangeur thermique 120 et un environnement extérieur au véhicule. Par ailleurs, le système de régulation 100 comporte ici un troisième conduit d’air 182 agencé au niveau des deuxièmes extrémités des échangeurs thermiques, de manière à permettre l’introduction ou l’extraction d’air du volume interne 101 défini par les deux échangeurs thermiques et l’élément d’obturation tel que précédemment défini.
Le dispositif de ventilation 160 est agencé dans le troisième conduit d’air 182 et il convient de noter que la représentation est ici schématique en ce que ce dispositif de ventilation pourrait être agencé dans une autre position dans le troisième conduit d’air 182, et notamment dans une position plus éloignée des deuxièmes extrémités des échangeurs thermiques de manière à permettre le pivotement de l’élément d’obturation entre la position d’obturation et la position ouverte dans lesquelles respectivement l’élément d’obturation empêche et autorise le passage d’air entre le volume interne 101 et le troisième conduit d’air 182.
La [Figure 1] illustre une situation dans laquelle le véhicule sur lequel est intégré le système de régulation thermique 100 selon l’invention est en phase de roulage. Dans cette situation, le déplacement du véhicule génère un flux d’air FA qui entre dans le véhicule par la face avant 200, traverse le premier échangeur thermique 110 en empruntant le premier conduit d’air 180, puis traverse le deuxième échangeur thermique 120 avant de quitter le système de régulation thermique 100 en empruntant le deuxième conduit d’air 181. De la sorte, le flux d’air pénétrant par la face avant traverse successivement les deux échangeurs thermiques agencés en série. On entend ici par « traverse le premier/deuxième échangeur thermique » le fait que le flux d’air en question passe à travers la zone d’échange de chaleur de l’échangeur thermique concerné et échange des calories avec le fluide circulant dans cette zone d’échange de chaleur tel qu’évoqué ci-dessus. Le fluide ainsi refroidi est alors apte à poursuivre la boucle de refroidissement sur laquelle est agencé l’échangeur thermique en question afin de refroidir les différents composants agencés sur cette boucle de refroidissement.
Afin d’assurer qu’un maximum d’air traverse à la fois le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120, il convient d’éviter toute déperdition d’air et ainsi, l’élément d’obturation 140 est dans sa position d’obturation. Dans cette situation, les deux échangeurs thermiques sont traversés successivement par un même flux d’air, de façon classique et similaire à celle d’un agencement où deux échangeurs sont agencés en série parallèlement l’un derrière l’autre. Seul le premier échangeur thermique 110 est alimenté par de l’air frais, le deuxième échangeur thermique 120 étant alimenté par de l’air déjà partiellement réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique 110.
La [Figure 2] illustre quant à elle une situation dans laquelle le véhicule intégrant le système de régulation thermique 100 selon l’invention est à l’arrêt, mais présente un besoin en refroidissement important. Une telle situation s’observe par exemple sur les véhicules électriques ou hybrides lorsqu’un dispositif de stockage d’énergie électrique destiné à l’alimentation, au moins partielle, d’un moteur d’entrainement du véhicule est en phase de charge rapide. On entend par « phase de charge rapide » une phase au cours de laquelle une grande quantité d’énergie électrique est envoyée vers ce dispositif de stockage d’énergie électrique, en un temps très court. Il en résulte un échauffement de ce dispositif de stockage d’énergie électrique qui vise à être pallié par l’amélioration des performances thermiques accrues du système de régulation thermique selon l’invention, tel que l’enseigne la description qui suit.
Ainsi, lorsque le véhicule est à l’arrêt et nécessite un refroidissement de certains de ses composants, tel que son dispositif de stockage d’énergie électrique par exemple, le dispositif de ventilation 160 peut être mise en marche et l’élément d’obturation 140 peut passer dans sa position ouverte. Le dispositif de ventilation 160 est ici configuré pour fonctionner en aspiration, de manière à générer d’une part un premier flux d’air FA1 en provenance du premier conduit d’air 180 et destiné à traverser le premier échangeur thermique 110, et d’autre part un deuxième flux d’air FA2 en provenance du deuxième conduit d’air 181 et destiné à traverser le deuxième échangeur thermique 120, ce premier flux d’air FA1 et ce deuxième flux d’air FA2 se rejoignant, selon l’exemple illustré ici, dans le volume interne 101 du système de régulation thermique pour former un flux d’air principal FAp qui peut alors être évacué via le passage ménagé entre les deux échangeurs thermiques et ici dégagé par la position ouverte de l’élément d’obturation 140. Le flux d’air principal FAp est par la suite évacué hors du véhicule par le troisième conduit d’air 182. La présente invention permet donc au premier échangeur thermique 110 et au deuxième échangeur thermique 120, de par leurs positions relatives, d’être tous deux traversés par de l’air frais. Ainsi, l’écart de température entre l’air qui traverse, respectivement, la zone d’échange de chaleur du premier échangeur thermique 110 et la zone d’échange de chaleur du deuxième échangeur thermique 120 et le fluide qui circule dans chacune de ces zones d’échange de chaleur, est maximisé, améliorant ainsi l’échange de calories qui s’opère dans ces zones d’échange de chaleur tel que décrit ci-dessus. Les premières extrémités respectives des premier et deuxième échangeurs thermiques 110, 120 étant reliées par la jonction étanche 102 décrite ci-dessus, le premier et le deuxième échangeurs thermiques 110, 120 ne peuvent être alimentés que par les flux d’air FA1, FA2 générés par le dispositif de ventilation 160 fonctionnant en aspiration, de sorte que l’on a une gestion précise des quantités d’air qui traversent le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 ainsi que de la provenance de cet air.
Selon l’exemple illustré sur la [Figure 2], le dispositif de ventilation 160 est agencé en aval du premier échangeur thermique 110 et du deuxième échangeur thermique 120 par rapport à un sens de circulation du flux d’air principal FAp. Autrement dit, ce dispositif de ventilation 160 génère le flux d’air principal FAp par aspiration.
Dans une première variant illustrée sur la [Figure 2bis], le système de régulation thermique est configuré de sorte que les flux d’air FA1, FA2 traversent respectivement le premier, le deuxième échangeur thermique depuis le volume interne 101 jusqu’au conduit d’air correspondant 180, 181. Plus particulièrement, le dispositif de ventilation 160 est configuré pour fonctionner en soufflant, générant ainsi un flux d’air principal FAp dans le troisième conduit d’air 182 et le poussant dans le volume interne 101 du système de régulation thermique, ce flux d’air principale se scindant alors en le premier flux d’air et le deuxième flux d’air respectivement destinés à traverser le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique. Là encore, on comprend que la position du dispositif de ventilation est schématiquement illustrée et que ce dispositif de ventilation pourrait être disposé dans le troisième conduit d’air à distance de l’élément d’obturation et du passage ménagé entre les deuxièmes extrémités des échangeurs thermiques, de manière à pousser le flux d’air principal vers ce passage et le volume interne dans lequel le troisième conduit d’air débouche. Par opposition à ce qui a été illustré sur la [Figure 2], le système de régulation thermique est ici configuré de sorte que le dispositif de ventilation 160 est agencé en amont du premier échangeur thermique 110 et du deuxième échangeur thermique 120 par rapport aux trajets des flux d’air.
Dans chacun des exemples décrits, ainsi que dans ce qui va suivre, le dispositif de ventilation 160 présente avantageusement la forme d’un groupe moto-ventilateur auquel est associé un module de commande ici non représenté et configuré pour piloter au moins la marche et l’arrêt du moteur d’entraînement du ventilateur, éventuellement la vitesse de rotation du moteur pour dimensionner le flux d’air amené à traverser les échangeurs thermiques, ainsi que, le cas échéant, le sens de rotation du moteur et des pales du ventilateur si celui-ci est susceptible de fonctionner aussi bien en aspiration qu’en soufflage.
L’espace disponible en face avant 200 du véhicule étant relativement restreint, on comprend que cet agencement particulier du dispositif de ventilation 160 par rapport au premier échangeur thermique 110 et par rapport au deuxième échangeur thermique 120 permet d’alimenter en air frais à la fois ce premier échangeur thermique 110 et ce deuxième échangeur thermique 120 et ainsi de maximiser les performances thermiques de ces deux échangeurs thermiques 110, 120, par exemple pour pallier un besoin en refroidissement ponctuel du véhicule, tout en limitant l’encombrement total du système de régulation thermique 100 selon l’invention de sorte que celui-ci puisse être facilement intégré à ladite face avant 200 du véhicule.
La [Figure 3] illustre quant à elle, de façon schématique, une deuxième variante de ce premier exemple de réalisation de la présente invention, selon laquelle le système de régulation thermique 100 comprend en outre un organe de ventilation 170 agencé dans le premier conduit d’air 180, c’est-à-dire en dehors du volume interne 101 du système de régulation thermique 100.
Lorsque le véhicule est en phase de roulage – cette situation particulière n’étant pas représentée ici – l’organe de ventilation peut être activé pour augmenter le débit du flux d’air généré par le déplacement du véhicule et configuré pour traverser le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique.
Lorsque le véhicule est à l’arrêt et présente un besoin en refroidissement ponctuel, tel qu’évoqué ci-dessus et illustré sur la [Figure 3], cet organe de ventilation 170 participe à générer le premier flux d’air FA1 destiné à traverser le premier échangeur thermique 110 et participant à former le flux d’air principal FAp. Selon l’exemple illustré ici, cet organe de ventilation 170 est ainsi agencé en amont du premier échangeur thermique 110 par rapport à un sens de circulation du premier flux d’air FA1 de sorte que cet organe de ventilation 170 participe à former ce premier flux d’air FA1 en soufflant. Par exemple, cet organe de ventilation peut être un groupe moto-ventilateur piloté tel que cela a pu être décrit précédemment pour le dispositif de ventilation 160.
Cette variante du premier exemple de réalisation pourra être mise en place par exemple si le premier échangeur thermique 110 présente une puissance supérieure à une puissance du deuxième échangeur thermique 120, c’est-à-dire lorsque le premier échangeur thermique 110 présente un besoin en air supérieur au deuxième échangeur thermique 120. Par exemple, cette deuxième variante sera préférée si les besoins en refroidissement des éléments traités thermiquement par le premier échangeur thermique 110, c’est-à-dire les éléments agencés sur la boucle de refroidissement sur laquelle est agencé le premier échangeur thermique 110, sont plus importants que les besoins en refroidissement des éléments traités thermiquement par le deuxième échangeur thermique 120.
Pour le reste, la deuxième variante du premier exemple de réalisation illustré sur la [Figure 3] est en tout point identique au premier exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et la [Figure 2]. La description qui vient d’être faite de ce premier exemple de réalisation s’applique ainsi mutatis mutandis à la [Figure 3].
Selon une autre variante du premier exemple de réalisation non illustré ici, l’organe de ventilation disposé en dehors du volume interne 101 peut être est agencé dans le deuxième conduit d’air configuré pour être emprunté par le deuxième flux destiné à l’alimentation du deuxième échangeur thermique, et en amont de ce deuxième échangeur thermique. Ainsi, selon cette autre variante, l’organe de ventilation participe à générer, en soufflant, le deuxième flux d’air qui alimente le deuxième échangeur thermique et qui participe à former le flux d’air principal. De façon analogue à ce qui vient d’être décrit en référence à la [Figure 3], cette autre variante sera choisie lorsque le besoin en échange de chaleur du deuxième échangeur thermique est plus puissant que le besoin en échange de chaleur du premier échangeur thermique.
La [Figure 4] et la [Figure 5] illustrent schématiquement le système de régulation thermique 100 selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention qui diffère du premier exemple de réalisation notamment en ce qu’il comprend un troisième échangeur thermique 130 agencé dans le troisième conduit d’air 182. Dans sa généralité, ce troisième échangeur thermique 130 présente une zone d’échange de chaleur dans laquelle circule un fluide, par exemple un fluide réfrigérant ou un fluide caloporteur, apte à échanger des calories avec un flux d’air qui traverse cette zone d’échange de chaleur. Le fluide ainsi refroidi peut alors refroidir les différents éléments agencés sur une boucle de refroidissement porteuse du troisième échangeur thermique 130. Selon l’invention, le troisième échangeur thermique 130 peut être agencé sur une boucle de refroidissement distincte des boucles de refroidissement sur lesquelles sont agencés le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120. Alternativement, on pourra prévoir que ces trois échangeurs thermiques soient agencés sur une même boucle de refroidissement ou encore que ces trois échangeurs thermiques soient répartis sur deux boucles de refroidissement distinctes.
Tel qu’illustré, ce troisième échangeur thermique 130 est agencé de manière à définir un troisième plan P3 sécant du premier plan P1 et du deuxième plan P2 précédemment définis et associés respectivement à l’orientation du premier échangeur thermique 110 et du deuxième échangeur thermique 120. Plus particulièrement, ce troisième échangeur thermique 130 est agencé entre le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120, et encore plus particulièrement entre la deuxième extrémité 112 du premier échangeur thermique 110 et la deuxième extrémité 122 du deuxième échangeur thermique 120 de sorte que le premier échangeur thermique 110, le deuxième échangeur thermique 120 et le troisième échangeur thermique 130 délimitent, ensemble, le volume interne 101 du système de régulation thermique 100.
De la sorte, le système de régulation thermique 100 selon ce deuxième exemple de réalisation est dépourvu de l’élément d’obturation. On remarque également que le dispositif de ventilation 160 est, selon ce deuxième exemple de réalisation, agencé en dehors du volume interne 101 du système de régulation thermique 100.
Avantageusement, on pourra prévoir que le système de régulation thermique 100 présente une première zone d’étanchéité 103 entre le troisième échangeur thermique 130 et le premier échangeur thermique 110 et une deuxième zone d’étanchéité 104 entre le troisième échangeur thermique 130 et le deuxième échangeur thermique 120. Par exemple la première zone d’étanchéité 103 et/ou la deuxième zone d’étanchéité 104 peuvent être réalisées par simple contact entre les différents échangeurs thermiques en cause, ou bien un dispositif d’étanchéité, par exemple un joint, peut être agencé entre ces derniers. De façon analogue à ce qui a été précédemment décrit, ces zones d’étanchéité 103, 104 permettent de maîtriser les quantités et la provenance des flux d’air circulant dans le volume interne 101 du système de régulation thermique 100 et, par conséquent, de maîtriser les quantités et la provenance des flux d’air qui traversent les premier, deuxième et troisième échangeurs thermiques 110, 120, 130.
La [Figure 4] illustre une situation dans laquelle le véhicule intégrant le système de régulation thermique 100 est en phase de roulage. Tel que précédemment décrit, lorsque le véhicule est en phase de roulage, le déplacement de ce véhicule permet de générer un flux d’air FA’ qui traverse l’ensemble des échangeurs thermiques. Ainsi, selon le deuxième exemple de réalisation illustré sur cette [Figure 4], le flux d’air FA’ traverse tout d’abord le premier échangeur thermique 110 avant de rejoindre le volume interne 101 du système de régulation thermique 100 dans lequel il se sépare en deux afin d’alimenter à la fois le deuxième échangeur thermique 120 et le troisième échangeur thermique 130. Le premier échangeur thermique 110 est alimenté par de l’air frais, le deuxième échangeur thermique 120 et le troisième échangeur thermique 130 étant tous deux alimentés par de l’air déjà au moins partiellement réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique 110.
La [Figure 5] illustre quant à elle une situation similaire à la situation illustrée sur la [Figure 2], c’est-à-dire une situation dans laquelle le véhicule est à l’arrêt et présente un besoin en refroidissement ponctuellement supérieur à la normale, par exemple lié à une phase de charge rapide du dispositif de stockage d’énergie électrique du véhicule. Ainsi, dans cette situation, le dispositif de ventilation 160 est mis en marche de sorte à ce qu’au moins le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique soient alimentés par de l’air frais. Selon l’exemple illustré ici, le dispositif de ventilation 160 est configuré pour générer le flux d’air principal FAp par aspiration. Il en résulte que le premier flux d’air FA1 traverse le premier échangeur thermique 110 avant de rejoindre le volume interne 101 du système de régulation thermique 100 dans lequel arrive également le deuxième flux d’air FA2 ayant traversé le deuxième échangeur thermique. Une fois réunis dans ce volume interne 101, le premier flux d’air FA1 et le deuxième flux d’air FA2 forment, conjointement, le flux d’air principal FAp qui quitte ce volume interne 101 en traversant le troisième échangeur thermique 130. Bien que partiellement réchauffé, ce flux d’air principal FAp est apte à échanger des calories avec le fluide circulant dans la zone d’échange de chaleur de ce troisième échangeur thermique 130 de sorte à assurer le refroidissement des éléments agencés sur la boucle de refroidissement porteuse de ce troisième échangeur thermique 130.
Optionnellement, on pourra prévoir un élément d’obturation agencé contre le troisième échangeur thermique, c’est-à-dire dans le volume interne du système de régulation thermique délimité par le premier échangeur thermique, le deuxième échangeur thermique et le troisième échangeur thermique de sorte à by-passer le troisième échangeur thermique. Ainsi, lorsque le véhicule est en phase de roulage, l’élément d’obturation sera, selon cette option, dans sa position d’obturation afin d’optimiser l’échange de calories qui s’opère au niveau de la zone d’échange de chaleur du deuxième échangeur thermique et lorsque le véhicule nécessite un besoin en refroidissement plus important et que le véhicule est à l’arrêt, cet élément d’obturation pourra être mis dans sa position ouverte de sorte à permettre l’alimentation du troisième échangeur thermique et ainsi, soit le refroidissement des éléments agencés sur la même boucle de refroidissement que ce troisième échangeur thermique, soit d’améliorer ce refroidissement si le troisième échangeur thermique est agencé sur la même boucle de refroidissement que le premier échangeur thermique et/ou le deuxième échangeur thermique.
Pour le reste, le deuxième exemple de réalisation est identique au premier exemple de réalisation et la description faite ci-dessus en référence à la [Figure 1] et à la [Figure 2] s’applique mutatis mutandis à ce deuxième exemple de réalisation.
La [Figure 6] illustre quant à elle, de façon schématique, une variante de ce deuxième exemple de réalisation de la présente invention. Selon cette variante du deuxième exemple de réalisation de la présente invention illustrée sur la [Figure 4] et la [Figure 5], le système de régulation thermique 100 comprend en outre un organe de ventilation 170’ agencé en amont du deuxième échangeur thermique 120 par rapport au sens de circulation du flux d’air principal FAp. Autrement dit, cet organe de ventilation 170’ participe à générer le flux d’air principal FAp en soufflant. Plus particulièrement, on remarque que cet organe de ventilation 170’ est agencé dans le deuxième conduit d’air 181 qui permet d’acheminer ou d’évacuer le deuxième flux d’air FA2 destiné à l’alimentation du deuxième échangeur thermique 120. On comprend donc que cet organe de ventilation 170’ participe à générer le deuxième flux d’air FA2 destiné à traverser le deuxième échangeur thermique 120 et participant à former le flux d’air principal FAp. Tel que cela a pu être décrit précédemment pour d’autres exemples de réalisation, cet organe de ventilation 170’ peut comporter un groupe moto-ventilateur et un organe de commande approprié pour piloter le moteur de ce groupe moto-ventilateur.
Cette variante du deuxième exemple de réalisation pourra ainsi être mise en place, par exemple si le deuxième échangeur thermique 120 présente une puissance supérieure à une puissance du premier échangeur thermique 110, c’est-à-dire lorsque le deuxième échangeur thermique 120 présente un besoin en air supérieur au premier échangeur thermique 110. Cette variante du deuxième exemple de réalisation sera notamment préférée si les besoins en refroidissement des éléments traités thermiquement par le deuxième échangeur thermique 120 sont plus importants que les besoins en refroidissement des éléments traités thermiquement par le premier échangeur thermique 110.
Pour le reste, la variante du deuxième exemple de réalisation illustré sur la [Figure 6] est en tout point identique au deuxième exemple de réalisation illustré sur la [Figure 4] et la [Figure 5]. La description qui vient d’être faite de ce deuxième exemple de réalisation s’applique ainsi mutatis mutandis à la [Figure 6].
Selon une autre variante du deuxième exemple de réalisation non illustré ici, l’organe de ventilation est agencé dans le premier conduit d’air configuré pour être emprunté par le premier flux d’air destiné à alimenter le premier échangeur thermique, et en amont de ce premier échangeur thermique. Ainsi, selon cette autre variante, l’organe de ventilation participe à générer, en soufflant, le premier flux d’air qui alimente le premier échangeur thermique et qui participe à former le flux d’air principal.
La présente invention propose ainsi un système de régulation thermique simple et peu coûteux à fabriquer dont l’encombrement est compatible avec un agencement de ce système de régulation thermique en face avant d’un véhicule automobile d’une part, et dont les performances thermiques peuvent être ponctuellement améliorées d’autre part, par exemple pour répondre à un besoin en refroidissement ponctuel d’un véhicule sur lequel est intégré un tel système de régulation thermique.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés dans le présent document et elle s’étend également à tout moyen et configuration équivalent et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. En particulier, la forme et la disposition des échangeurs thermiques, du dispositif de ventilation et/ou de l’organe de ventilation peuvent être modifiées sans nuire à l’invention dans la mesure où elles remplissent les fonctionnalités qui viennent d’être décrites.

Claims (10)

  1. Système de régulation thermique (100) destiné à un véhicule, le système de régulation thermique (100) comprenant au moins un premier échangeur thermique (110) et au moins un deuxième échangeur thermique (120) agencés en série, le premier échangeur thermique (110) s’étendant principalement selon un premier plan (P1) sécant d’un deuxième plan (P2) selon lequel s’étend principalement le deuxième échangeur thermique (120) de sorte à générer un rapprochement du premier échangeur thermique (110) par rapport au deuxième échangeur thermique (120) à une première extrémité (111, 121) respective des deux échangeurs thermiques (110, 120) et un éloignement du premier échangeur thermique (110) par rapport au deuxième échangeur thermique (120) à une deuxième extrémité (112, 122) respective de ces deux échangeurs thermiques (110, 120).
  2. Système de régulation thermique (100) selon la revendication 1, dans lequel au moins un dispositif de ventilation (160) est agencé au niveau de la deuxième extrémité (112, 122) respective des deux échangeurs thermiques (110, 120), entre le premier échangeur thermique (110) et le deuxième échangeur thermique (120).
  3. Système de régulation thermique (100) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de ventilation (160) est configuré pour générer au moins un flux d’air principal (FAp) dont une première partie est destinée à traverser le premier échangeur thermique (110) et une deuxième partie est destinée à traverser le deuxième échangeur thermique (120).
  4. Système de régulation thermique (100) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de ventilation (160) est piloté de sorte que la première partie destinée à traverser le premier échangeur thermique (110) et la deuxième partie destinée à traverser le deuxième échangeur thermique (120) se rejoignent entre les premier et deuxième échangeurs thermiques pour former le flux d’air principal (FAp) destiné à traverser au moins le dispositif de ventilation (160).
  5. Système de régulation thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un troisième échangeur thermique (130) agencé entre le premier échangeur thermique (110) et le deuxième échangeur thermique (120), au niveau de la deuxième extrémité (112, 122) respective des premier et deuxième échangeurs thermiques (110, 120), les trois échangeurs thermiques définissant entre eux un volume interne (101) par lequel est amené à passer le ou les flux d’air traversant les échangeurs thermiques.
  6. Système de régulation thermique (100) selon les revendications 2 et 5, dans lequel le flux d’air principal (FAp) généré par le dispositif de ventilation (160) est destiné à traverser au moins le premier échangeur thermique (110), le deuxième échangeur thermique (120) et le troisième échangeur thermique (130).
  7. Système de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de ventilation (160) est agencé en regard du troisième échangeur thermique (130), à l’extérieur du volume interne (101) défini par les trois échangeurs thermiques.
  8. Système de régulation thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le premier et le deuxième échangeurs thermiques (110, 120) sont configurés de manière à présenter une jonction étanche (102) au niveau de leur première extrémité (111, 121) respective.
  9. Système de régulation thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant au moins un élément d’obturation (140) pilotable agencé entre le premier échangeur thermique (110) et le deuxième échangeur thermique (120), au niveau de leur deuxième extrémité (112, 122) respective.
  10. Système de régulation thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un organe de ventilation (170, 170’) associé au premier et/ou au deuxième échangeur thermique et configuré pour augmenter la quantité d’air amené à traverser au moins l’un des échangeurs thermiques.
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