FR3093348A1 - 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 automobile comprenant au moins un premier échangeur thermique (110) et au moins un deuxième échangeur thermique (120) agencés à distance l’un de l’autre et configurés pour être traversés, successivement, par un flux d’air principal (FA), caractérisé en ce que le système de régulation thermique (100) comprend au moins un orifice (102) de passage d’air agencé en aval du premier échangeur thermique (110) et en amont du deuxième échangeur thermique (120) par rapport à un sens de circulation du flux d’air principal (FA).
Description
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.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte. Un objet de la présente invention concerne ainsi un système de régulation thermique destiné à un véhicule automobile comprenant au moins un premier échangeur thermique et au moins un deuxième échangeur thermique agencés à distance l’un de l’autre et configurés pour être traversés, successivement, par un flux d’air principal. Selon l’invention, le système de régulation thermique comprend au moins un orifice de passage d’air agencé en aval du premier échangeur thermique et en amont du deuxième échangeur thermique par rapport à un sens de circulation du flux d’air principal.
Selon l’invention, l’au moins un orifice de passage est destiné à évacuer au moins une partie du flux d’air principal après qu’il ait traversé le premier échangeur thermique, de telle sorte que l’on vise à ce que le deuxième échangeur thermique soit traversé par de l’air moins chaud que l’air directement en sortie du premier échangeur thermique.
Selon une caractéristique de la présente invention, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont logés dans un conduit de circulation du flux d’air principal, l’orifice de passage d’air étant ménagé, au moins partiellement, dans une paroi du conduit de circulation du flux d’air principal. Plus précisément, on comprend que cette paroi du conduit de circulation du flux d’air principal s’étend au moins entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique.
Selon la présente invention, l’orifice de passage d’air débouche sur un moyen d’évacuation d’au moins une partie du flux d’air principal passé à travers le premier échangeur thermique. Selon un exemple de réalisation, ce moyen d’évacuation peut comprendre au moins un conduit secondaire relié au conduit de circulation du flux d’air principal. On comprend que ce conduit secondaire est relié au conduit de circulation du flux d’air principal par l’orifice de passage ménagé dans la paroi de ce conduit de circulation du flux d’air principal. Autrement dit, ce conduit secondaire est configuré pour être emprunté par l’au moins une partie du flux d’air principal passé à travers le premier échangeur thermique.
Selon une caractéristique de la présente invention, le moyen d’évacuation comprend au moins un élément d’obturation pilotable disposé en travers du conduit secondaire. Avantageusement, cet élément d’obturation pilotable est configuré pour prendre au moins une position d’obturation dans laquelle il obture de façon étanche le conduit secondaire et une position ouverte dans laquelle il permet le passage de l’au moins une partie du flux d’air principal dans ce conduit secondaire. Ainsi, cet élément d’obturation peut être agencé à une entrée du conduit secondaire, c’est-à-dire au niveau de l’orifice de passage ménagé dans le conduit de circulation du flux d’air principal par laquelle le conduit secondaire est relié à ce conduit de circulation du flux d’air principal. Alternativement, on pourra prévoir que cet élément d’obturation soit agencé dans le conduit secondaire.
Optionnellement, le moyen d’évacuation comprend au moins un dispositif de ventilation configuré pour aspirer l’au moins une partie du flux d’air principal passé à travers le premier échangeur thermique. On comprend que ce dispositif de ventilation permet d’aspirer une quantité plus importante du flux d’air principal que lorsque le système de traitement thermique est dépourvu de ce dispositif de ventilation. Par exemple ce dispositif de ventilation peut être un groupe moto-ventilateur agencé dans le conduit secondaire ou au voisinage d’une sortie de ce conduit secondaire, c’est-à-dire au voisinage d’une portion de ce conduit secondaire qui débouche sur un environnement extérieur au système de régulation thermique selon l’invention.
Selon une caractéristique de la présente invention, le système de régulation thermique comprend au moins une arrivée d’air frais ménagée dans le conduit de circulation du flux d’air principal entre les deux échangeurs thermiques. L’invention prévoit ainsi le cas échéant des moyens d’introduction d’air frais destinés à permettre le remplacement de l’au moins une partie du flux d’air principal évacuée. L’arrivée d’air frais peut comprendre au moins un organe de ventilation configuré pour générer un flux d’air secondaire destiné à traverser, au moins en partie, le deuxième échangeur thermique. Autrement dit, ce flux d’air secondaire, combiné au moyen d’évacuation, permet d’améliorer les performances thermiques du deuxième échangeur thermique ou de pallier une différence de débit entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique. Par exemple, cet organe de ventilation est un groupe moto-ventilateur.
La présente invention concerne également un procédé de mise en œuvre d’un système de régulation thermique selon l’invention, dans lequel une unité de contrôle est configurée pour envoyer une instruction permettant, au moins, de faire passer l’au moins une partie du flux d’air principal par le moyen d’évacuation lorsqu’un besoin en refroidissement du véhicule augmente et/ou lorsqu’un débit du deuxième échangeur thermique est supérieur ou égal à un débit du premier échangeur thermique et/ou en fonction de la température du flux d’air principal circulant dans un conduit de circulation de ce flux d’air principal. Ainsi, selon l’invention, un capteur de température peut être agencé dans le conduit de circulation du flux d’air principal ou dans le conduit secondaire du moyen d’évacuation.
L’instruction envoyée par l’unité de contrôle peut notamment se traduire par le passage de l’élément d’obturation agencé à l’entrée ou dans le conduit secondaire, de sa position d’obturation à sa position ouverte, de sorte à rendre accessible ce conduit secondaire.
Optionnellement, l’unité de contrôle peut en outre être configurée pour envoyer une autre instruction permettant de mettre en marche le dispositif de ventilation et/ou l’organe de ventilation lorsqu’un besoin en refroidissement du véhicule augmente et/ou lorsqu’un débit du deuxième échangeur thermique est supérieur ou égal à un débit du premier échangeur thermique et/ou en fonction de la température du flux d’air principal circulant dans un conduit de circulation de ce flux d’air principal
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 exemple de réalisation de la présente invention, ce système de régulation thermique comprenant au moins un premier échangeur thermique et au moins un deuxième échangeur thermique agencés dans un conduit de circulation d’un flux d’air principal ;
la [Figure 3] illustre, da façon schématique, une première variante de l’exemple de réalisation de la présente invention illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2] ;
la [Figure 4] illustre, schématiquement, une deuxième variante de l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2] ;
la [Figure 5] illustre, schématiquement, une troisième variante de l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2] ;
la [Figure 6] illustre, schématiquement, une quatrième variante de l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2] ;
la [Figure 7] illustre, sous forme synoptique, un procédé de mise en œuvre du système de régulation thermique selon l’invention.
Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » se réfèrent à un sens de circulation d’un flux d’air principal dans un conduit de circulation de ce flux d’air principal. Les termes « conduit de circulation » et « conduit de circulation du flux d’air principal » seront par ailleurs utilisés sans distinction.
La [Figure 1] et la [Figure 2] illustrent un système de régulation thermique 100 selon un exemple de réalisation de la présente invention. Selon cet exemple de réalisation, le système de régulation thermique 100 comprend au moins un premier échangeur thermique 110 et au moins un deuxième échangeur thermique 120, ce premier échangeur thermique 110 et ce deuxième échangeur thermique 120 étant agencés à distance l’un de l’autre. Ce premier échangeur thermique 110 et ce deuxième échangeur thermique 120 sont par ailleurs logés en série dans un conduit de circulation 101 d’un flux d’air principal FA destiné à traverser, successivement, le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120.
Dans leur généralité, le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 comprennent, chacun, 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 traversant cette zone d’échange de chaleur, par exemple apte à céder des calories à ce flux d’air. Le fluide ainsi refroidi peut alors quitter la zone d’échange de chaleur concernée pour aller refroidir différents éléments agencés sur une même boucle de refroidissement que l’échangeur thermique en question. Par exemple, le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 peuvent être agencés sur deux boucles de refroidissement distinctes, c’est-à-dire que ce premier échangeur thermique 110 et ce deuxième échangeur thermique 120 sont alors dédiés au traitement thermique d’éléments différents. Alternativement, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique peuvent être agencés sur une même boucle de refroidissement, c’est-à-dire qu’ils sont alors dédiés au traitement thermique des mêmes éléments.
Le système de régulation 100 selon l’invention comprend en outre au moins un orifice 102 de passage d’air agencé entre les deux échangeurs thermiques disposés dans le conduit de circulation 101, c’est-à-dire agencé en aval du premier échangeur thermique 110 et en amont du deuxième échangeur thermique 120 par rapport à un sens de circulation du flux d’air principal FA.
Selon l’exemple de réalisation de la présente invention illustré ici, cet orifice 102 de passage débouche sur un moyen d’évacuation 200 d’au moins une partie FA1 du flux d’air principal FA. Tel qu’illustré, ce moyen d’évacuation 200 comprend au moins un conduit secondaire 201 relié au conduit de circulation 101 du flux d’air principal FA par l’orifice de passage d’air formant une ouverture ménagée dans une paroi de ce conduit de circulation 101, entre le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120. Autrement dit, la portion de la paroi du conduit de circulation 101 dans laquelle débouche le conduit secondaire 201 s’étend au moins entre le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120.
Le moyen d’évacuation 200 comprend en outre un élément d’obturation 130 pilotable configuré pour prendre une position d’obturation, par exemple illustrée sur la [Figure 1], dans laquelle il obstrue de manière étanche le conduit secondaire 201 et une position ouverte, par exemple illustrée sur la [Figure 2], dans laquelle il autorise un passage de l’au moins une partie FA1 du flux d’air principal FA dans ce conduit secondaire 201.
Dans la situation illustrée sur la [Figure 1], le flux d’air principal FA est par exemple généré par un premier appareil de ventilation 111 agencé en amont du premier échangeur thermique 110 par rapport à un sens de circulation du flux d’air principal FA. Autrement dit, ce premier appareil de ventilation 111 génère le flux d’air principal FA en soufflant. Le flux d’air principal FA traverse ainsi, dans un premier temps, le premier échangeur thermique 110, puis, dans un deuxième temps, le deuxième échangeur thermique 120. Autrement dit, on comprend que le premier échangeur thermique 110 est traversé par de l’air frais tandis que le deuxième échangeur thermique 120 est traversé par de l’air partiellement réchauffé par son passage à travers le premier échangeur thermique 110. Il en résulte un écart de température entre le fluide circulant dans la zone d’échange de chaleur du premier échangeur thermique 110 et le flux d’air principal FA supérieur à un écart de température entre le fluide circulant dans la zone d’échange de chaleur du deuxième échangeur thermique 120 et ce flux d’air principal FA, de sorte que le deuxième échangeur thermique 120 présente des performances thermiques inférieures aux performances thermiques du premier échangeur thermique 110. Alternativement, le flux d’air principal peut être généré par un déplacement du véhicule intégrant le système de régulation thermique 100 selon l’invention.
S’il convient de noter que, dans la situation illustrée sur la [Figure 1], l’air amené à passer à travers le deuxième échangeur de chaleur est réchauffé par son passage préalable à travers le premier échangeur de chaleur, il convient également de noter que la totalité du flux d’air ayant traversé le premier échangeur de chaleur est apte à traverser le deuxième échangeur de chaleur, du fait de la position de l’élément d’obturation 130.
Dans la situation illustrée sur la [Figure 2], l’élément d’obturation 130 est dans sa position ouverte, de sorte que l’au moins une partie FA1 du flux d’air principal FA est détournée vers le conduit secondaire 201, c’est-à-dire que cette au moins une partie FA1 du flux d’air principal FA est ainsi évacuée du conduit de circulation 101 après avoir échanger des calories avec le fluide circulant dans la zone d’échange de chaleur du premier échangeur thermique 110. On comprend alors que le premier échangeur thermique 110 est toujours traversé par de l’air frais et que le deuxième échangeur thermique 120 est quant à lui traversé seulement par une partie de l’air ayant traversé le premier échangeur thermique 110. Une partie de l’air chaud ayant ainsi été évacué, l’écart de température entre le fluide circulant dans la zone d’échange de chaleur du deuxième échangeur thermique 120 et le flux d’air principal FA délesté de l’au moins une partie FA1 ayant rejoint le conduit secondaire 201 est supérieur à l’écart de température observé dans la situation illustrée sur la [Figure 1]. En d’autres termes, le passage de l’élément d’obturation de sa position d’obturation à sa position ouverte permet ici d’améliorer les performances thermiques du deuxième échangeur thermique 120. Ainsi, on pourra adapter le système de régulation thermique 100 en fonction, par exemple, des besoins en refroidissement du véhicule, et plus particulièrement en fonction des besoins en refroidissement des éléments agencés sur la boucle de refroidissement porteuse du deuxième échangeur thermique 120.
Aussi, tel que représenté de façon schématique, le système de régulation thermique 100 comprend une unité de commande 140 configurée pour piloter l’élément d’obturation 130, c’est-à-dire pour permettre à cet élément d’obturation 130 de passer de sa position d’obturation à sa position ouverte et vice versa.
Le système de régulation thermique 100 selon l’invention comprend enfin au moins une unité de contrôle 160 configurée pour assurer la mise en marche et l’arrêt du premier appareil de ventilation 111 qui génère au moins le flux d’air principal FA. Selon l’exemple illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2], l’unité de commande 140 et l’unité de contrôle 160 sont formées par deux éléments distincts mais il est entendu que l’élément d’obturation 130 et le premier appareil de ventilation 111 pourraient être pilotés par une unique unité de contrôle sans sortir du contexte de la présente invention.
La [Figure 3] illustre une première variante de réalisation de l’exemple illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2]. Selon cette première variante, le moyen d’évacuation 200 comprend en outre au moins un dispositif de ventilation 150. Tel que représenté, ce dispositif de ventilation 150 est agencé dans le conduit secondaire 201 permettant l’évacuation de l’au moins une partie FA1 du flux d’air principal FA. Par exemple, ce dispositif de ventilation 150 peut être agencé au voisinage d’une sortie du conduit secondaire 201, c’est-à-dire au voisinage d’une portion de ce conduit secondaire 201 qui débouche en dehors du système de régulation thermique 100.
Le dispositif de ventilation 150 est configuré pour augmenter le débit de l’au moins une partie FA1 du flux d’air principal FA qui quitte le conduit de circulation 101 par ce conduit secondaire 201. Autrement dit, ce dispositif de ventilation 150 permet d’augmenter encore l’écart de température existant entre le fluide qui circule dans la zone d’échange de chaleur du deuxième échangeur thermique 120 et le flux d’air principal FA délesté de cette au moins une partie FA1. Ainsi, ce dispositif de ventilation 150 permet d’améliorer encore les performances thermiques du deuxième échangeur thermique 120, et donc d’améliorer le refroidissement des éléments agencés sur la boucle de refroidissement porteuse de ce deuxième échangeur thermique 120.
Cette première variante de l’exemple de réalisation pourra ainsi par exemple être utilisée lorsqu’un débit de passage d’air autorisé par le premier échangeur thermique 110 est supérieur à un débit de passage d’air autorisé par le deuxième échangeur thermique 120, c’est-à-dire une situation dans laquelle le premier échangeur thermique 110 présente un besoin en air plus important que le deuxième échangeur thermique 120. Dans cette situation, le moyen d’évacuation 200 permet alors de rétablir un équilibre entre les capacités de refroidissement respectives du premier échangeur thermique 110 et du deuxième échangeur thermique 120. Par exemple, le débit du premier échangeur thermique 110 peut être supérieur au débit du deuxième échangeur thermique 120 si la boucle de refroidissement porteuse de ce premier échangeur thermique 110 comprend plus d’élément à traiter thermiquement que la boucle de refroidissement porteuse du deuxième échangeur thermique 120 ou si les éléments agencés sur la boucle de refroidissement porteuse du premier échangeur thermique 110 présentent un besoin en refroidissement supérieur au besoin en refroidissement des éléments agencés sur la boucle de refroidissement porteuse du deuxième échangeur thermique 120.
Tel que schématiquement représenté, le dispositif de ventilation 150 est piloté par une unité de contrôle 160, c’est-à-dire que cette unité de contrôle 160 est configurée pour assurer la mise en marche et l’arrêt de ce dispositif de ventilation 150 en fonction des besoins en refroidissement du véhicule intégrant un tel système de régulation thermique 100, et plus particulièrement en fonction des besoins en refroidissement des éléments agencés sur la boucle de refroidissement porteuse du deuxième échangeur thermique 120. Selon l’exemple illustré ici, l’unité de contrôle 160 configurée pour assurer la mise en marche et l’arrêt du dispositif de ventilation 150 est la même que l’unité de contrôle 160 décrite ci-dessus et qui est configurée pour assurer la mise en marche et l’arrêt du premier appareil de ventilation 111 qui génère le flux d’air principal FA. Alternativement, on pourra prévoir que le dispositif de ventilation 150 et l’appareil de ventilation 111 soient pilotés par deux unités de contrôle distinctes sans sortir du contexte de la présente invention. Selon l’exemple illustré ici, l’unité de commande 140 configurée pour piloter l’élément d’obturation 130 et l’unité de contrôle 160 configurée pour piloter la mise en marche/l’arrêt du dispositif de ventilation 150 ainsi que la mise en marche/l’arrêt du premier appareil de ventilation 111 sont deux entités distinctes mais il est entendu que l’élément d’obturation 130, le dispositif de ventilation 150 et le premier appareil de ventilation 111 pourraient être pilotés par une unique unité de contrôle sans sortir du contexte de la présente invention.
Pour le reste, la première variante de l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 3] est en tout point identique à l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2] de sorte que la description qui vient d’être donnée en référence à la [Figure 1] et à la [Figure 2] peut s’appliquer mutatis mutandis à cette première variante illustrée sur la [Figure 3].
La [Figure 4] illustre une deuxième variante de l’exemple de réalisation de la présente invention. Cette deuxième variante diffère de la première variante de l’exemple de réalisation illustrée sur la [Figure 3] en ce que le système de régulation thermique 100 comprend une arrivée 300 d’air frais ménagée dans la paroi du conduit de circulation 101 du flux d’air principal FA. Plus particulièrement, cette arrivée 300 d’air frais est ménagée, conformément à l’orifice de passage 102, entre le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120, c’est-à-dire en aval du premier échangeur thermique 110 et en amont du deuxième échangeur thermique 120 par rapport au sens de circulation du flux d’air principal FA. Selon l’exemple illustré ici, cette arrivée 300 d’air frais est plus particulièrement ménagée dans la paroi du conduit de circulation 101 en face de l’orifice de passage 102 et des moyens d’évacuation 200 décrits ci-dessus.
Tel que représenté, cette arrivée 300 d’air frais comprend au moins un organe de ventilation 301 configuré pour générer un flux d’air secondaire FA2 qui rejoint alors le conduit de circulation 101 du flux d’air principal FA avant de traverser le deuxième échangeur thermique 120 et de participer à l’échange des calories avec le fluide qui circule dans la zone d’échange de chaleur de ce deuxième échangeur thermique 120. Selon l’exemple illustré sur la [Figure 4], le flux d’air secondaire FA2 est dirigé vers le deuxième échangeur thermique 120 grâce à un deuxième appareil de ventilation 121 agencé en aval du deuxième échangeur thermique 120 par rapport à un sens de circulation du flux d’air secondaire FA2. Avantageusement, ce deuxième appareil de ventilation 121 génère également le flux d’air principal FA. Ce deuxième appareil de ventilation 121 étant agencé en aval du deuxième échangeur thermique 120, on comprend qu’il est configuré pour générer le flux d’air principal FA par aspiration, cette aspiration permettant également de diriger le flux d’air secondaire FA2 vers le deuxième échangeur thermique 120. Par exemple, la mise en marche et l’arrêt du deuxième appareil de ventilation 121 sont pilotés par l’unité de contrôle 160 précédemment évoquée. Alternativement, le déplacement du véhicule peut permettre, à la fois, de générer le flux d’air principal et de diriger le flux d’air secondaire vers le deuxième échangeur thermique.
Ainsi, selon cette deuxième variante de l’exemple de réalisation de la présente invention, le flux d’air principal FA, généré par le deuxième appareil de ventilation 121, traverse dans un premier temps le premier échangeur thermique 110. Tel que précédemment évoqué, au moins une partie FA1 de ce flux d’air principal FA peut alors être évacuée, via la conduit secondaire 201, à condition que l’élément d’obturation 130 soit dans sa position ouverte. De même que précédemment décrit, le débit de cette au moins une partie FA1 du flux d’air principal FA est géré par le dispositif de ventilation 150 agencé dans ce conduit secondaire 201. Dans le même temps, l’organe de ventilation 301 est configuré pour générer le flux d’air secondaire FA2 destiné à alimenter le deuxième échangeur thermique 120 et à venir en remplacement de la partie FA1 du flux d’air principal FA évacuée. Autrement dit, le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 sont, selon cette deuxième variante de l’exemple de réalisation illustré ici, tous deux alimentés par de l’air frais, le deuxième échangeur thermique 120 étant en outre partiellement traversé par le flux d’air principal FA ayant traversé le premier échangeur thermique 110, délesté de l’au moins une partie FA1 évacuée via le conduit secondaire 201. Ainsi, cette deuxième variante pourra par exemple être utilisée dans une situation dans laquelle le deuxième échangeur thermique 120 présente un débit supérieur ou égal au débit du premier échangeur thermique 110, c’est-à-dire une situation dans laquelle le deuxième échangeur thermique 120 présente un besoin en air supérieur ou égal au premier échangeur thermique 110.
Tel que schématiquement représenté, l’organe de ventilation 301 est, selon la deuxième variante illustrée ici, piloté par l’unité de contrôle 160 configurée pour piloter le dispositif de ventilation 150 ainsi que le deuxième appareil de ventilation 121. Il est entendu qu’il ne s’agit que d’un exemple de réalisation et qu’on pourra prévoir que l’organe de ventilation 301, le dispositif de ventilation 150 et le deuxième appareil de ventilation 121 soient, chacun, pilotés par une unité de contrôle qui lui est propre sans sortir du contexte de la présente invention.
Optionnellement, l’arrivée d’air frais 300 peut en outre comprendre un conduit d’acheminement du flux d’air secondaire généré par l’organe de ventilation, ce conduit d’acheminement étant alors un conduit étanche agencé entre l’organe de ventilation et le conduit de circulation du flux d’air principal. Avantageusement, un tel conduit d’acheminement permet de limiter les déperditions d’air qui peuvent autrement s’observer entre l’organe de ventilation et le conduit de circulation du flux d’air principal. Autrement dit, ce conduit d’acheminement permet d’améliorer encore les performances thermiques du deuxième échangeur thermique et donc, les performances thermiques du système de régulation thermique dans son ensemble.
La [Figure 5] illustre une troisième variante de l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2]. Cette troisième variante diffère de la deuxième variante qui vient d’être décrite en référence à la [Figure 4] en ce que le flux d’air principal FA est généré par le premier appareil de ventilation 111 agencé en amont du premier échangeur thermique 110. Tel que précédemment évoqué, ce premier appareil de ventilation 111 est ainsi configuré pour générer le flux d’air principal FA en soufflant. Avantageusement, ce premier appareil de ventilation 111 permet également de diriger le flux d’air secondaire FA2 vers le deuxième échangeur thermique 120. Pour le reste, la description donnée ci-dessus en référence à la [Figure 4] s’applique mutatis mutandis à la [Figure 5].
La [Figure 6] illustre une quatrième variante de l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2]. Cette quatrième variante diffère de l’exemple de réalisation illustré sur la [Figure 1] et sur la [Figure 2] notamment en ce que le flux d’air principal FA est généré par le deuxième appareil de ventilation 121 agencé en aval du deuxième échangeur thermique 120. Autrement dit, ce deuxième appareil de ventilation 121 génère le flux d’air principal FA par aspiration. Avantageusement, ce deuxième appareil de ventilation 121 permet également, selon cette quatrième variante de l’exemple de réalisation décrit et illustré ici, de générer un troisième flux d’air FA3. Tel que schématiquement représenté, ce troisième flux d’air FA3 est également généré par aspiration et il rejoint le conduit de circulation 101 du flux d’air principal FA par l’orifice 102 de passage d’air avant de traverser le deuxième échangeur thermique 120 et de participer à l’échange des calories avec le fluide qui circule dans la zone d’échange de chaleur de ce deuxième échangeur thermique 120. Autrement dit, selon cette quatrième variante de l’exemple de réalisation décrit et illustré ici, l’orifice 102 de passage d’air forme une arrivée d’air frais agencée en aval du premier échangeur thermique 110 et en amont du deuxième échangeur thermique 120 par rapport au sens de circulation du flux d’air principal FA. Ainsi, cet orifice 102 de passage a la même fonction que précédemment décrite, c’est-à-dire que cet orifice de passage 102 permet d’augmenter l’écart de température entre le flux d’air qui traverse le deuxième échangeur thermique 120 et le fluide qui circule dans la zone d’échange de chaleur de ce deuxième échangeur thermique 120, mais cette fonction est mise en œuvre par des moyens différents. En l’espèce, selon la quatrième variante qui vient d’être décrite, cet orifice 102 de passage permet une arrivée d’air frais plutôt qu’une évacuation d’air chaud. Pour le reste, la description donnée ci-dessus en référence à la [Figure 1] et à la [Figure 2] s’applique mutatis mutandis à cette quatrième variante de l’exemple de réalisation décrit et illustré ici.
La [Figure 7] illustre enfin, sous forme synoptique, un procédé de mise en œuvre du système de régulation thermique 100 selon l’invention intégré à un véhicule 400, par exemple un véhicule automobile. Plus précisément, cette [Figure 7] illustre un procédé de mise en œuvre d’un système de régulation thermique 100 dans lequel le dispositif de ventilation 150, l’organe de ventilation 301, l’élément d’obturation 130, le premier appareil de ventilation 111 et le deuxième appareil de ventilation 121 sont pilotés par une même unité de contrôle 160.
Selon l’invention, l’unité de contrôle 160 reçoit une information 161 concernant un état du véhicule 400 intégrant ce système de régulation thermique 100. Par exemple cet état du véhicule 400 peut concerner une augmentation d’un besoin en refroidissement du véhicule 400, et plus particulièrement de composants de ce véhicule 400, une différence de débit entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique du système de régulation thermique 100 ou encore une mesure d’une température du flux d’air principal circulant dans le conduit de circulation, notamment une mesure d’une température de ce flux d’air principal circulant entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique.
Ainsi, lorsque l’unité de contrôle 160 reçoit l’information 161 selon laquelle le besoin en refroidissement du véhicule 400 augmente, elle est configurée pour envoyer au moins une première instruction 162 permettant la mise en marche du premier appareil de ventilation 111 ou du deuxième appareil de ventilation 121, selon la variante mise en œuvre, afin de générer au moins le flux d’air principal et pour envoyer au moins une deuxième instruction 163 permettant à l’élément d’obturation 130 de prendre sa position ouverte de sorte à permettre, soit l’évacuation de l’au moins une partie du flux d’air principal ayant traversé le premier échangeur thermique, soit l’arrivée d’air frais, c’est-à-dire l’arrivée du troisième flux d’air, par l’orifice de passage, de sorte à augmenter l’écart de température entre la partie restante du flux d’air principal destinée à traverser, avec le troisième flux d’air le cas échéant, le deuxième échangeur thermique et le fluide circulant dans la zone d’échange de chaleur de ce deuxième échangeur thermique et ainsi à améliorer les performances thermiques de ce deuxième échangeur thermique. En fonction du besoin en refroidissement détecté, et de la variante de réalisation mise en œuvre, l’unité de contrôle 160 peut en outre être configurée pour envoyer une troisième instruction 164 permettant la mise en marche du dispositif de ventilation 150 qui permet d’augmenter le débit de l’au moins une partie du flux d’air principal évacuée par le conduit secondaire tel que décrit ci-dessus. Optionnellement, l’unité de contrôle 160 pourra également envoyer une quatrième instruction 165 permettant de mettre en marche l’organe de ventilation 301 et ainsi alimenter en air frais le deuxième échangeur thermique, de sorte à améliorer encore les performances thermiques du système de régulation thermique 100.
Parmi les situations dans lesquelles le besoin en refroidissement du véhicule peut être augmenté, on pourra par exemple citer le cas d’une phase de charge rapide d’un dispositif de stockage d’énergie électrique destiné à l’alimentation électrique, au moins partielle, d’un moteur d’entrainement de ce véhicule 400. On entend ici par « phase de charge rapide » une phase au cours de laquelle une grande quantité d’électricité 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 est alors pallié par l’amélioration des performances thermiques du système de régulation thermique 100 selon l’invention. On comprend donc que, dans cette situation, le dispositif de stockage d’énergie électrique est agencé sur la boucle de refroidissement porteuse du deuxième échangeur thermique.
Lorsque l’information 161 que reçoit l’unité de contrôle 160 concerne un écart de débit entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique du système de régulation thermique 100, elle est configurée pour rétablir un certain équilibre entre ces deux échangeurs thermiques. Ainsi, si le premier échangeur thermique présente un débit supérieur au deuxième échangeur thermique, alors l’unité de contrôle 160 envoie la deuxième instruction 163 permettant le passage de l’élément d’obturation dans sa position ouverte et, optionnellement, l’unité de contrôle 160 pourra également envoyer la troisième instruction 164 permettant de mettre en marche le dispositif de ventilation 150. En revanche si le deuxième échangeur thermique présente un débit supérieur au premier échangeur thermique, alors l’unité de contrôle 160 enverra également la quatrième instruction 165 permettant de mettre en marche l’organe de ventilation 301, et ainsi d’introduire de l’air frais destiné à alimenter le deuxième échangeur thermique.
Enfin, un capteur de température peut être positionné dans le conduit de circulation du flux d’air principal, entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique, ce capteur de température étant configuré pour envoyer, régulièrement, une information concernant la température du flux d’air circulant entre ce premier échangeur thermique et ce deuxième échangeur thermique à l’unité de contrôle 160. Alternativement, ce capteur de température peut être agencé dans le conduit secondaire par lequel peut être évacuée l’au moins une partie du flux d’air principal après avoir traversé le premier échangeur thermique. On pourra alors par exemple déterminer un premier seuil de température au-delà duquel l’unité de contrôle 160 enverra la première instruction 162 permettant la mise en marche du premier appareil de ventilation 111 ou du deuxième appareil de ventilation 121, un deuxième seuil de température au-delà duquel l’unité de contrôle 160 enverra la deuxième instruction 163 permettant le passage de l’élément d’obturation dans sa position ouverte, un troisième seuil de température au-delà duquel l’unité de contrôle 160 enverra la troisième instruction 164 permettant la mise en marche du dispositif de ventilation 150 et un quatrième seuil de température au-delà duquel l’unité de contrôle 160 enverra la quatrième instruction 165 permettant la mise en marche de l’organe de ventilation 301. Ainsi, la température du flux d’air traversant le deuxième échangeur thermique peut être maintenue dans un intervalle déterminé, de sorte que les performances thermiques de ce deuxième échangeur thermique soient constantes. Il est entendu que les valeurs des seuils de température indiqués ci-dessus peuvent être choisies de façon arbitraire. Ainsi les termes « premier », « deuxième », « troisième » et « quatrième » ne doivent pas être compris comme impliquant des valeurs croissantes ou décroissantes.
La présente invention permet donc de moduler les performances thermiques d’un système de régulation thermique en modulant les quantités d’air et la température des flux d’air qui alimentent les échangeurs thermiques de ce système de régulation thermique. Avantageusement, les capacités thermiques du système de régulation thermique peuvent ainsi être adaptées, en temps réel au besoin en refroidissement du véhicule à un instant donné, palliant ainsi par exemple un besoin en refroidissement ponctuellement augmenté.
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 toutes combinaisons techniquement opérantes de tels moyens. En particulier, la forme et la disposition des échangeurs thermiques, du dispositif de ventilation, de l’élément d’obturation et 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 décrite.
Claims (10)
- Système de régulation thermique (100) destiné à un véhicule (400) automobile comprenant au moins un premier échangeur thermique (110) et au moins un deuxième échangeur thermique (120) agencés à distance l’un de l’autre et configurés pour être traversés, successivement, par un flux d’air principal (FA), caractérisé en ce que le système de régulation thermique (100) comprend au moins un orifice (102) de passage d’air agencé en aval du premier échangeur thermique (110) et en amont du deuxième échangeur thermique (120) par rapport à un sens de circulation du flux d’air principal (FA).
- Système de régulation thermique (100) selon la revendication 1, dans lequel le premier échangeur thermique (110) et le deuxième échangeur thermique (120) sont logés dans un conduit de circulation (101) du flux d’air principal (FA), l’orifice (102) de passage d’air étant ménagé, au moins partiellement, dans une paroi du conduit de circulation (101) du flux d’air principal (FA).
- Système de régulation thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’orifice (102) de passage d’air débouche sur un moyen d’évacuation (200) d’au moins une partie (FA1) du flux d’air principal (FA) passé à travers le premier échangeur thermique (110).
- Système de régulation thermique (100) selon la revendication 3, dans lequel le moyen d’évacuation (200) comprend au moins un conduit secondaire (201) relié au conduit de circulation (101) du flux d’air principal (FA).
- Système de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel le moyen d’évacuation (200) comprend au moins un élément d’obturation (130) pilotable disposé en travers du conduit secondaire (201).
- Système de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément d’obturation (130) pilotable est configuré pour prendre au moins une position d’obturation dans laquelle il obture de façon étanche le conduit secondaire (201) et une position ouverte dans laquelle il permet le passage de l’au moins une partie (FA1) du flux d’air principal (FA) dans ce conduit secondaire (201).
- Système de régulation thermique (100) selon l’une des revendications 3 à 6, dans lequel le moyen d’évacuation (200) comprend au moins un dispositif de ventilation (150) configuré pour aspirer l’au moins une partie (FA1) du flux d’air principal (FA) passé à travers le premier échangeur thermique (110).
- Système de régulation thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une arrivée (300) d’air frais est ménagée dans le conduit de circulation (101) du flux d’air principal (FA) entre les deux échangeurs thermiques (110, 120).
- Système de régulation thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’arrivée (300) d’air frais comprend au moins un organe de ventilation (301) configuré pour générer un flux d’air secondaire (FA2) destiné à traverser au moins en partie le deuxième échangeur thermique (120).
- Procédé de mise en œuvre d’un système de régulation thermique (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 3, dans lequel une unité de contrôle (160) est configurée pour envoyer une instruction permettant, au moins, de faire passer l’au moins une partie (FA1) du flux d’air principal (FA) par le moyen d’évacuation (200) lorsqu’un besoin en refroidissement du véhicule augmente et/ou lorsqu’un débit du deuxième échangeur thermique (120) est supérieur ou égal à un débit du premier échangeur thermique (110) et/ou en fonction de la température du flux d’air principal (FA) circulant dans un conduit de circulation (101) de ce flux d’air principal (FA).
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