FR3134757A1 - Véhicule avec système de refroidissement comprenant une plaque froide - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un véhicule comprenant un système de refroidissement destiné au refroidissement d’au moins un organe du véhicule générant de la chaleur (5). Le système de refroidissement comprend un circuit fermé (10) de circulation d’un fluide thermique qui comporte un radiateur (7), un moyen d’échange de chaleur avec l’organe générant de la chaleur (5), une pompe (6) et un dispositif de plaque froide (1). La plaque froide (1) est intégrée à une pièce de carrosserie du véhicule. Figure 4 à publier
Description
La présente invention concerne le domaine du refroidissement des organes générant de la chaleur au sein d’un véhicule, notamment une pile à combustible, un circuit selon un cycle de Rankine, un moteur thermique, une batterie électrique ou une machine électrique.
De nombreux travaux sont consacrés actuellement au développement des piles à combustible en tant que sources d'énergie électrique pour l'alimentation, tant pour des applications stationnaires, que pour des applications embarquées, notamment pour des véhicules entraînés par des machines électriques. En effet, les avantages environnementaux des piles à combustible (rendements électrique et énergétique élevés, très faibles émissions de gaz nocifs, absence d’émission de gaz à effet de serre, faible nuisance sonore, production localisée...) sont des atouts qui deviennent importants, en particulier pour le domaine du transport.
Une pile à combustible permet de transformer une énergie chimique en énergie électrique. Dans le cas d’une pile à combustible hydrogène/oxygène, la réaction chimique mise en œuvre est une combustion de l’hydrogène dans l’oxygène, dont la réaction peut s’écrire par l’équation :
Au sein d’une pile à combustible, l’oxydation électrochimique de l’hydrogène est réalisée au niveau d’une anode constituée d’un matériau catalytique conducteur, alors que la réduction électrochimique de l’oxygène se produit au niveau d’une cathode généralement constituée d’un même matériau catalytique. De plus, les compartiments anodique et cathodique sont séparés par un électrolyte permettant l’échange de protons ou d’ions.
Pour les véhicules, les piles à combustible qui s'avèrent actuellement les plus prometteuses sont les piles dites à membrane échangeuse de protons, fonctionnant à partir d'une source d'hydrogène provenant soit d'une bouteille embarquée dans le véhicule, soit d'une unité produisant directement de l'hydrogène dans le véhicule. C'est ainsi que l'on peut produire directement de l'hydrogène en utilisant un reformeur fonctionnant avec un carburant approprié, tel que le méthanol, l'essence, le gazole, etc. Dans un véhicule, il faut non seulement refroidir le moteur électrique assurant la propulsion du véhicule ainsi que la commande de puissance du moteur, sa batterie éventuellement s’il en est équipé mais aussi la pile à combustible elle-même puisque cette dernière est génératrice de pertes thermiques liées aux réactions électro-chimiques se déroulant aux électrodes, et aux pertes ohmiques à la membrane.
Ces problèmes liés à la gestion du refroidissement de la pile à combustible sont particulièrement contraints pour les applications embarquées, en particulier au sein des véhicules. En effet, le dimensionnement du système de refroidissement et de récupération de la chaleur doit être ajusté à la place disponible, et doit permettre un refroidissement important supérieur à celui d’un moteur thermique car la pile à combustible fonctionne à une température inférieure et doit évacuer plus de calories vers le circuit de refroidissement.
De plus, dans le domaine de la récupération de la chaleur au moyen d’un circuit fermé selon un cycle de Rankine, les contraintes pour le refroidissement du moteur thermique et le circuit de récupération de chaleur sont également importantes. En effet, pour cette configuration, les circuits classiques de refroidissement de moteurs thermiques passent par des équipements tels que des radiateurs à eau glycolée pour céder la chaleur acquise par le fluide caloporteur et le recondenser une fois le travail récupéré par la machine de détente du cycle Rankine. La chaleur dissipée dans les radiateurs est toutefois perdue, et c’est pourquoi des dispositifs plus complets, comprenant encore un circuit récupérateur de chaleur adjoint au circuit de refroidissement, ont aussi été développés pour en limiter les pertes. Dans ce but, un intérêt particulier a été apporté aux circuits récupérateurs de chaleur à cycle organique de Rankine, ou ORC (de l’anglais « Organic Rankine Cycle »). De tels circuits de récupération de chaleur sont en relation avec le circuit de refroidissement du moteur, par un échangeur de chaleur, généralement un évaporateur, et la chaleur qu’ils récupèrent peut être utilisée à entraîner une turbine. Certains documents de l’art antérieur illustrant de telles réalisations sont EP1925806 A2, EP2320058 A1 et WO2016/069455 A1. Les problèmes liés à la gestion du refroidissement du cycle de Rankine sont particulièrement contraints pour les applications embarquées, en particulier au sein des véhicules. En effet, le condenseur du circuit du cycle de Rankine doit être ajusté à la place disponible au sein du véhicule qui comporte le moteur thermique et le circuit ORC. De plus, il doit permettre un refroidissement important du fluide caloporteur du circuit du cycle de Rankine.
En outre, dans le domaine des véhicules thermiques, des véhicules électrifiés ou des véhicules hybrides, le moteur thermique et/ou la machine électrique et/ou la batterie électrique sont également des organes qui génèrent de la chaleur et qui doivent être refroidis. Pour ces véhicules, les contraintes de dimensionnement et de performances du système de refroidissement sont également importantes.
Différentes solutions ont été envisagées pour réaliser un système de refroidissement de véhicule qui soit performant, même pour des organes embarqués nécessitant un fort refroidissement.
Une solution qui pourrait être envisagée pourrait être l’augmentation de la taille du radiateur du véhicule. Toutefois, cette solution n’est pas possible en rétrofit (réaménagement) sur un véhicule existant ou plus généralement sur une plateforme véhicule existante ou seul un changement de groupe motopropulseur est réalisé lors du développement du véhicule. De plus, cette solution nécessite de modifier le profil du véhicule, et par conséquent son aérodynamisme, ce qui influe directement sur la consommation énergétique du véhicule, et par conséquent sur les émissions de polluants dans le cas des moteurs thermiques.
Une autre solution est décrite dans la demande de brevet US2021402843 A, qui illustre un système de refroidissement d’un véhicule électrique qui comporte un radiateur sur la face avant du véhicule, ainsi qu’un échangeur surfacique sous la caisse véhicule. Chaque échangeur de chaleur (radiateur et échangeur surfacique) sont inclus dans une boucle de refroidissement distincte. Ce système vise à réaliser de la gestion thermique du groupe moto propulseur électrique et à assurer des capacités de refroidissement augmenté. Le système est associé à un distributeur permettant d’utiliser une ou deux boucles de refroidissement selon le fonctionnement du véhicule. Par exemple à haute vitesse, on ferme les entrées d’air en face avant au niveau du radiateur pour améliorer l’aérodynamisme du véhicule, on utilise le second échangeur de chaleur surfacique pour le refroidissement. Cette conception nécessite deux échangeurs de chaleur traversés par l’air, ce qui implique une complexité du système.
La demande de brevet US2021031838 AA concerne une autre solution basée sur un système de capot du moteur qui intègre un système de refroidissement pour un moteur thermique ou pour un groupe motopropulseur électrique. Pour cela, un dispositif de serpentins de fluide caloporteurs est fixé sur la partie intérieure du capot. Il s’agit d’un circuit de fluide caloporteur indépendant du circuit de refroidissement conventionnel relié au radiateur du véhicule. Cette solution nécessite donc deux circuits distincts ce qui le rend complexe. En outre, la fixation d’un serpentin sur le capot nécessite une complexité d’assemblage du système de refroidissement, ou éventuellement une complexité d’un procédé de rétrofit d’un véhicule. En outre, la solution entraine une augmentation de la température du capot moteur associée à la température du fluide caloporteur à refroidir avec un risque de brûlure associée pour l’usager directement en contact avec ce capot.
L’invention a pour but de refroidir de manière performante au moins un organe d’un véhicule, en particulier un organe nécessitant un fort refroidissement (tel qu’une pile à combustible ou un circuit selon un cycle de Rankine), sans impacter l’aérodynamisme du véhicule, et de manière simple. Dans ce but, l’invention concerne un véhicule comprenant un système de refroidissement destiné au refroidissement d’au moins un organe du véhicule générant de la chaleur. Le système de refroidissement comprend un circuit fermé de circulation d’un fluide thermique qui comporte un radiateur, un moyen d’échange de chaleur avec l’organe générant de la chaleur, une pompe et un dispositif de plaque froide. La plaque froide est intégrée à une pièce de carrosserie du véhicule. Elle comporte d’un canal de circulation du fluide thermique qui est noyé dans une matrice, qui est une pièce de carrosserie. Cette plaque froide assure le refroidissement du fluide thermique circulant dans le canal. Ainsi, le système de refroidissement comprend deux éléments distincts permettant de refroidir efficacement le fluide thermique (et par conséquent de refroidir efficacement au moins un organe) : le radiateur et la plaque froide, ce qui permet de limiter les dimensions du radiateur. De plus, l’intégration de la plaque froide dans la carrosserie du véhicule permet de ne pas modifier l’extérieur du véhicule. De cette manière, l’aérodynamisme du véhicule est conservé.
D'autres caractéristiques et avantages du système selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
L’invention concerne un véhicule comprenant au moins un organe générant de la chaleur et un système de refroidissement dudit au moins un organe générant de la chaleur, ledit système de refroidissement comprenant un circuit fermé de circulation d’un fluide thermique qui comporte un radiateur, un moyen d’échange de chaleur avec ledit au moins un organe générant de la chaleur et une pompe de circulation du fluide thermique. Le circuit fermé comprend en outre une plaque froide formée par une pièce de carrosserie dudit véhicule pour le refroidissement dudit fluide thermique, un canal pour ledit fluide thermique étant noyé dans ladite pièce de carrosserie formant ladite plaque froide.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ledit organe générant de la chaleur est une pile à combustible, un condenseur d’un circuit fermé selon un cycle de Rankine, un moteur thermique, une batterie électrique, ou une machine électrique.
Avantageusement, ladite pièce de carrosserie est choisie parmi un parechoc avant, un béquet de toit, un déflecteur de toit.
Selon un aspect de l’invention, ledit canal de ladite plaque froide a une forme de serpentin ou comporte des ramifications parallèles.
Conformément à une mise en œuvre, ladite plaque froide est en matériau plastique, en matériau composite, de préférence ladite plaque froide comprend des moyens d’amélioration de la conduction thermique entre le canal intérieur et l’air extérieur notamment par l’ajout d’une poudre ou de fibres.
Selon une caractéristique, ladite pièce de carrosserie est renforcée par une structure rigide agencée à l’intérieur dudit véhicule.
De manière avantageuse, ledit circuit fermé comprend une deuxième pompe, ladite deuxième pompe étant agencée en amont ou en aval de ladite plaque froide.
Conformément à un mode de réalisation, au sein dudit circuit fermé, ladite plaque froide est montée en série ou en parallèle dudit radiateur.
Conformément à un aspect de l’invention, ledit véhicule est un véhicule terrestre, notamment un poids lourd, un car, un véhicule automobile ou un train
Selon une mise en œuvre, ledit circuit fermé comprend un thermostat en amont dudit au moins un organe générant de la chaleur, et ladite plaque froide est agencée dans ledit circuit fermé en amont dudit thermostat.
La illustre une vue tridimensionnelle d’une plaque froide.
La illustre une vue en coupe d’une plaque froide.
La illustre une vue tridimensionnelle d’une plaque froide.
La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
La illustre un agencement des composants du système de refroidissement de véhicule selon une première variante de réalisation de l’invention.
La illustre un agencement des composants du système de refroidissement de véhicule selon une deuxième variante de réalisation de l’invention.
La présente invention concerne un véhicule qui comporte au moins un organe générant de la chaleur et un système de refroidissement. Le système de refroidissement est destiné à refroidir l’au moins un organe générant de la chaleur.
Avantageusement, le véhicule est un véhicule motorisé. De préférence, il peut s’agir d’un véhicule terrestre ; il peut s’agir notamment d’un poids lourd, d’un car, d’un véhicule automobile, d’un train, d’un aéroglisseur, d’un véhicule amphibie, etc.
L’organe générant de la chaleur peut notamment être un convertisseur énergétique, c’est-à-dire un organe embarqué au sein du véhicule qui convertit une énergie en une autre. Cet organe énergétique peut être un organe du groupe motopropulseur du véhicule. Par exemple, l’organe générant de la chaleur peut être une pile à combustible, un condenseur d’un circuit fermé selon le cycle de Rankine (qui permet de convertir de la chaleur en énergie et appelé circuit ORC), un moteur thermique, une machine électrique ou une batterie électrique. De manière préférée, le système de refroidissement peut être prévu pour refroidir tous les organes du groupe motopropulseur du véhicule.
Selon l’invention, le système de refroidissement comprend un circuit fermé de circulation d’un fluide thermique (appelé aussi fluide caloporteur). Selon un exemple de réalisation, le fluide thermique peut comprendre un mélange éthylène glycol et eau, par exemple à hauteur de 30 à 40% d’éthylène glycol dans l’eau, pour permettre une tenue au gel jusqu’à -20/-30°C. Le fluide thermique peut comprendre en outre un additif anticorrosion. Alternativement, le fluide thermique peut être de tout type adapté aux températures mises en œuvre par l’organe générant de la chaleur. Le circuit fermé comprend au moins les éléments suivants :
- Un radiateur, qui est un échangeur de chaleur placé en face avant du véhicule, qui permet un échange de chaleur entre l’air ambiant et le fluide thermique ; pour cet échange de chaleur principal, l’air circule au sein du radiateur (l’air traverse le radiateur), le débit d’air étant généré par le déplacement du véhicule. Le radiateur permet ainsi de refroidir le fluide thermique circulant dans les canalisations du radiateur
- Un moyen d’échange de chaleur entre l’organe générant de la chaleur et le fluide thermique. Ce moyen d’échange de chaleur permet de refroidir l’organe générant de la chaleur, grâce au fluide thermique refroidi par le radiateur. Les moyens d’échange de chaleur dans une pile à combustible, dans une machine électrique (le cas échéant), un moteur thermique et une batterie électrique (le cas échéant) peuvent être des échangeurs de conduction entre un corps chaud et un circuit de liquide. L’évaporateur et le condenseur d’un circuit ORC peuvent être des échangeurs du type liquide/liquide.
- Une pompe de circulation du fluide thermique dans le circuit fermé.
- Des conduites pour relier les différents composants du circuit fermé.
En outre, le circuit fermé comporte une plaque froide pour le refroidissement du fluide thermique. Une plaque froide est une pièce de faible épaisseur (l’épaisseur est inférieure aux autres dimensions de la plaque) intégrant un canal simple ou un canal multiple et ramifié en série et/ou parallèle, pour un fluide thermique, un échange de chaleur est réalisé entre une surface de la plaque froide et le fluide thermique circulant dans le canal. Pour cet échange de chaleur, l’air ambiant ne traverse pas la plaque froide. De plus, la plaque froide est lisse et sans aspérités. Selon l’invention, la plaque froide est formée par une pièce de carrosserie du véhicule, et un canal pour le fluide thermique est noyé dans la plaque froide. Ainsi, la plaque froide a une forme de la pièce de carrosserie ; elle peut être plane ou non, courbe ou non, etc. Lorsque le véhicule se déplace, la surface extérieure de la plaque froide (le côté extérieur est défini par rapport à l’extérieur du véhicule) est refroidie par convection par la circulation de l’air ambiant, ce qui permet de refroidir par conduction thermique au sein de la plaque entre la surface extérieure et le fluide thermique qui circule dans le canal de la plaque froide. Ainsi, le système de refroidissement comprend deux composants distincts pour le refroidissement du fluide thermique : le radiateur et la plaque froide, ce qui permet d’augmenter la capacité de refroidissement, tout en limitant les dimensions du radiateur. De cette manière, l’aérodynamisme du véhicule n’est pas impacté et il n’est pas nécessaire d’augmenter la surface du radiateur pour augmenter les performances de refroidissement du véhicule. En outre, la plaque froide étant intégrée dans la pièce de carrosserie en étant peu épaisse et lisse sans aspérité, le style du véhicule n’est pas modifié, et la masse de la carrosserie faiblement impactée.
Le système de refroidissement comprend un seul circuit dans lequel circule un seul fluide thermique pour le refroidissement d’au moins un organe générant de la chaleur du véhicule : le même fluide thermique circule dans le radiateur et dans la plaque froide.
Cette capacité augmentée du refroidissement est particulièrement adaptée pour une pile à combustible, ou pour un condenseur d’un circuit fermé selon un cycle de Rankine (ORC). Ainsi, l’invention est particulièrement adaptée pour un poids lourd ou un car, qui comporte une pile à combustible ou un circuit ORC.
De plus, le système de refroidissement est particulièrement adapté pour un procédé de rétrofit d’un véhicule. En effet, la modification du système de refroidissement nécessite uniquement l’ajout d’une plaque froide en remplacement d’une pièce de carrosserie, et la connexion fluidique entre les composants du circuit fermé de circulation du fluide thermique.
De manière avantageuse, la pièce de carrosserie peut être choisie notamment parmi le parechoc avant, un béquet de toit, un déflecteur de toit tel qu’un déflecteur de toit de cabine pour un tracteur d’un poids lourd ou un déflecteur de toit d’un car, ou toute pièce de carrosserie analogue. De préférence, la pièce de carrosserie peut être agencée dans une zone du véhicule peu manipulée ou à distance des utilisateurs du véhicule, afin d’éviter tout risque de brulure. Ainsi, la pièce de carrosserie comportant la plaque froide peut préférentiellement ne pas être le capot ou une porte du véhicule.
Afin d’augmenter le transfert thermique au sein de la plaque thermique, le canal de la plaque froide peut avoir sensiblement la forme d’un serpentin circulaire. Alternativement, le canal peut avoir un chemin sensiblement rectiligne ou circulaire au sein de la plaque froide ou avoir toute forme équivalente. Il peut être simple ou ramifié en série et/ou en parallèle pour une distribution de fluide adaptée au besoin.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, ladite plaque froide peut être en métal, en matériau plastique, en matériau composite, ou tout matériau analogue. Selon une option de réalisation, le matériau de la plaque froide comprend des moyens de conduction thermique dans la matrice de la pièce de carrosserie si le matériau principal de réalisation est peu conducteur. Les moyens de conduction thermique peuvent par exemple être une poudre ou des fibres métalliques (par exemples non limitatifs en aluminium, cuivre), en graphite ou en tout autre mono-élément ou multi matériaux analogues. Ces moyens de conduction thermique permettent d’augmenter les échanges de chaleur entre l’air ambiant à l’extérieur du véhicule et le fluide thermique dans le canal de la plaque froide.
Selon un aspect de l’invention, la pièce de carrosserie peut comprendre une structure rigide à l’intérieur de la pièce de carrosserie. Cette structure rigide permet la rigidité de la plaque froide, et permet aussi de participer à la conduction thermique entre le canal et la surface extérieure de la plaque froide, notamment par utilisation de ponts thermiques dans la structure rigide.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit fermé peut comprendre une deuxième pompe, par exemple une pompe électrique ou une pompe mécanique. Cette deuxième pompe permet d’améliorer la circulation du fluide thermique et de compenser les pertes de charge induites par la circulation du fluide thermique dans la plaque froide.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, la plaque froide peut être montée dans le circuit fermé du système de refroidissement en parallèle du radiateur. Alternativement, la plaque froide peut être montée dans le circuit fermé du système de refroidissement en série du radiateur ou de l’organe générant de la chaleur.
En outre, le circuit fermé du système de refroidissement peut comprendre un thermostat, pour piloter le fonctionnement du système de refroidissement en fonction de la température du fluide thermique. Un thermostat est une vanne qui s’ouvre ou se ferme en fonction de la température du fluide thermique. Le thermostat peut être agencé en amont de l’organe générant de la chaleur (dans le sens de circulation du fluide thermique dans le circuit fermé). En variante, le thermostat peut être agencé en aval de l’organe générant de la chaleur (dans le sens de circulation du fluide thermique dans le circuit fermé).
Pour ce mode de réalisation, la plaque froide peut être agencée en amont du thermostat (dans le sens de circulation du fluide thermique dans le circuit fermé), pour l’optimisation du refroidissement du fluide thermique avant le refroidissement de l’organe générant de la chaleur.
On peut également positionner un thermostat sur la branche du circuit comportant la plaque froide pour n’utiliser cette option de refroidissement qu’en fonction des besoins.
Le circuit fermé peut comporter d’autres éléments, en particulier des moyens de vannage et/ou un aérotherme. Ce dernier mode de réalisation (aérotherme) est particulièrement adapté pour une pile à combustible embarquée ou un circuit ORC au sein d’un véhicule. En effet, l’aérotherme peut servir notamment pour le chauffage de l’habitacle du véhicule, tout en permettant d’évacuer la chaleur de la pile à combustible ou du circuit ORC.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le circuit fermé peut comprendre au moins un élément supplémentaire à refroidir. De préférence, l’élément supplémentaire à refroidir peut-être lié à l’organe générant de la chaleur. Par exemple, pour le mode de réalisation pour lequel l’organe est une pile à combustible : par exemple une batterie électrique connectée à la pile à combustible, une machine électrique alimentée par la pile à combustible, une alimentation en air ou en oxygène pur de la pile à combustible, et une évacuation d’eau de la pile à combustible, ou tout autre élément. Le refroidissement de l’alimentation en air ou en oxygène pur de la pile à combustible peut permettre de refroidir l’oxygène comprimé utilisé au sein de la pile à combustible. L’air saturé en humidité qui s’échappe de la pile à combustible peut également être refroidi. Ainsi, le système de refroidissement permet de refroidir la pile à combustible ainsi que d’autres éléments de la chaîne de traction du véhicule, de plus de manière compacte.
En outre, l’invention concerne un procédé de rétrofit d’un véhicule qui comporte un groupe motopropulseur d’origine (par exemple un moteur thermique) et un système de refroidissement d’origine, dans lequel on met en œuvre les étapes suivantes :
- On modifie le groupe motopropulseur du véhicule, par exemple en remplaçant un moteur thermique par une pile à combustible et une machine électrique ou par une batterie électrique et une machine électrique,
- On remplace une pièce de carrosserie du véhicule par une pièce de carrosserie qui comporte une fonction de refroidissement avec une plaque froide, et
- On relie le canal de la plaque froide au circuit fermé du système de refroidissement principal du véhicule.
Ce procédé de rétrofit permet de transformer un véhicule en véhicule selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes de l’invention.
Les figures 1 et 2 représentent, schématiquement et de manière non limitative, une plaque froide selon un mode de réalisation de l’invention. La est une vue tridimensionnelle de la plaque froide et la est une vue en coupe selon l’axe AA de la . Une plaque froide 1 est une plaque de faible épaisseur. La plaque 1 comporte une entrée 2 pour le fluide thermique, et une sortie 3 pour le fluide thermique, ainsi qu’un canal 4 pour la circulation du fluide thermique entre l’entrée 2 et la sortie 3. Le canal 4 est noyé dans la plaque froide 1. Le canal 4 a sensiblement la forme d’un serpentin et est sensiblement tubulaire (section circulaire). Pour l’exemple illustré, la surface de la plaque froide 1 qui comporte l’entrée 2 et la sortie 3 est une surface qui est à l’intérieur du véhicule, et la surface de la plaque froide 1 qui est balayée par le flux d’air F est la surface de la plaque froide 1 qui est à l’extérieur du véhicule. La plaque froide 1 représentée est une plaque plane parallélépipédique. Toutefois, la plaque froide 1 du système de refroidissement prend la forme de la pièce de carrosserie dans laquelle est intégrée.
La représente, schématiquement et de manière non limitative, une plaque froide selon un mode de réalisation de l’invention. La est une vue tridimensionnelle de la plaque froide. Une plaque froide 1 est une plaque de faible épaisseur. La plaque 1 comporte une entrée 2 pour le fluide thermique, et une sortie 3 pour le fluide thermique, ainsi qu’un canal 4 pour la circulation du fluide thermique entre l’entrée 2 et la sortie 3. Le canal 4 est noyé dans la plaque froide 1. Le canal 4 comporte des ramifications parallèles. Pour l’exemple illustré, la surface de la paroi froide 1 qui comporte l’entrée 2 et la sortie 3 est une surface qui est à l’intérieur du véhicule, et la surface de la paroi froide 1 qui est balayée par le flux d’air F est la surface de la plaque froide 1 qui est à l’extérieur du véhicule. La plaque froide 1 représentée est une plaque plane parallélépipédique. Toutefois, la plaque froide 1 du système de refroidissement prend la forme de la pièce de carrosserie dans laquelle est intégrée.
Les figures 4 à 7 représentent, schématiquement et de manière non limitative, quatre modes de réalisation de circuit fermé d’un système de refroidissement. Sur ces figures, les éléments qui comportent les mêmes signes de référence désignent les mêmes composants.
La représente un système de refroidissement d’un véhicule selon un premier mode de réalisation de l’invention. Pour ce premier mode de réalisation de l’invention, le circuit fermé 10 du système de refroidissement comprend une pompe 6 de circulation du fluide thermique, un radiateur 7, une plaque froide 1, un organe générant de la chaleur 5. Pour ce premier mode de réalisation, la plaque froide 1 est en série avec le radiateur 7 et est agencée en amont de l’organe générant de la chaleur 5, dans le sens de la circulation du fluide thermique. Alternativement, la plaque froide 1 peut être agencée en amont du radiateur 7, dans le sens de la circulation du fluide thermique.
La représente un système de refroidissement d’un véhicule selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Pour ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le circuit fermé 10 du système de refroidissement comprend une pompe 6 de circulation du fluide thermique, un radiateur 7, une plaque froide 1, un organe générant de la chaleur 5. Pour ce deuxième mode de réalisation, la plaque froide 1 est en parallèle avec le radiateur 7, et est agencée en amont de l’organe générant de la chaleur 5, dans le sens de la circulation du fluide thermique.
La représente un système de refroidissement d’un véhicule selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Pour ce troisième mode de réalisation de l’invention, le circuit fermé 10 du système de refroidissement comprend une pompe 6 de circulation du fluide thermique, un radiateur 7, une plaque froide 1, un organe générant de la chaleur 5 et une deuxième pompe 8 de circulation du fluide thermique. Pour ce troisième mode de réalisation, la plaque froide 1 est en série avec le radiateur 7, et est agencée en amont de l’organe générant de la chaleur 5, dans le sens de la circulation du fluide thermique. De plus, la deuxième pompe 8 est agencée entre le radiateur 7 et la plaque froide 1. Alternativement, la plaque froide 1 et la deuxième pompe 8 peuvent être agencées en amont du radiateur 7, dans le sens de la circulation du fluide thermique.
La représente un système de refroidissement d’un véhicule selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Pour ce quatrième mode de réalisation de l’invention, le circuit fermé 10 du système de refroidissement comprend une pompe 6 de circulation du fluide thermique, un radiateur 7, une plaque froide 1, un organe générant de la chaleur 5 et un thermostat 9. Pour ce quatrième mode de réalisation, la plaque froide 1 est en parallèle avec le radiateur 7, et est agencé en amont de l’organe générant de la chaleur 5, dans le sens de la circulation du fluide thermique. De plus, le thermostat 9 est agencé entre, d’une part, la plaque froide 1 et le radiateur 7, et d’autre part, l’organe 5 générant de la chaleur. En outre, le circuit fermé peut comporter en outre un deuxième thermostat 12 placé dans la branche parallèle de la plaque froide 1.
En variante non représentée, le thermostat 9 peut être agencé dans le circuit fermé des modes de réalisation des figures 4 et 6, par exemple en amont de l’organe 5 générant de la chaleur, dans le sens de la circulation du fluide thermique. Selon d’autres alternatives, la deuxième pompe 8 peut être également agencée dans la branche en parallèle comportant la plaque froide 1, par exemple pour les modes de réalisation des figures 5 et 7. D’autres composants comme des vannes et un aérotherme peuvent être inclus dans le circuit fermé des modes de réalisation des figures 4 à 7.
La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un agencement de composants du système de refroidissement du véhicule selon une première variante de réalisation de l’invention. Sur cette figure, les conduites et la pompe du circuit fermé ne sont pas représentées. La représente un poids lourd 11. Le véhicule 11 comprend un radiateur 7 en face avant du poids lourd 11, un organe 5 générant de la chaleur. De plus, la cabine du poids lourd 11 comprend un déflecteur de toit 1 en tant que plaque froide du circuit fermé de circulation du fluide thermique.
La illustre, schématiquement et de manière non limitative, un agencement de composants du système de refroidissement du véhicule selon une deuxième variante de réalisation de l’invention. Sur cette figure, les conduites et la pompe du circuit fermé ne sont pas représentés. La représente un poids lourd 11. Le véhicule 11 comprend un radiateur 7 en face avant du poids lourd 11, un organe 5 générant de la chaleur. De plus, le poids lourd 11 comprend un parechoc 1 en tant que plaque froide du circuit fermé de circulation du fluide thermique.
Comme il va de soi, l’invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation du système de refroidissement, décrits ci-dessus à titre d’exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.
Claims (10)
- Véhicule comprenant au moins un organe générant de la chaleur (5) et un système de refroidissement dudit au moins un organe générant de la chaleur (5), ledit système de refroidissement comprenant un circuit fermé (10) de circulation d’un fluide thermique qui comporte un radiateur (7), un moyen d’échange de chaleur avec ledit au moins un organe générant de la chaleur (5) et une pompe (6) de circulation du fluide thermique, caractérisé en ce que ledit circuit fermé (10) comprend en outre une plaque froide (1) formée par une pièce de carrosserie dudit véhicule (11) pour le refroidissement dudit fluide thermique, un canal (4) pour ledit fluide thermique étant noyé dans ladite pièce de carrosserie formant ladite plaque froide (1).
- Véhicule selon la revendication 1, dans lequel ledit organe générant de la chaleur (5) est une pile à combustible, un condenseur d’un circuit fermé selon un cycle de Rankine, un moteur thermique, une batterie électrique, ou une machine électrique.
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce de carrosserie est choisie parmi un parechoc avant, un béquet de toit, un déflecteur de toit.
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit canal (4) de ladite plaque froide (1) a une forme de serpentin ou comporte des ramifications parallèles.
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite plaque froide (1) est en matériau plastique, en matériau composite, de préférence ladite plaque froide comprend des moyens d’amélioration de la conduction thermique entre le canal intérieur et l’air extérieur notamment par l’ajout d’une poudre ou de fibres.
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce de carrosserie est renforcée par une structure rigide agencée à l’intérieur dudit véhicule.
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit circuit fermé (10) comprend une deuxième pompe (8), ladite deuxième pompe étant agencée en amont ou en aval de ladite plaque froide.
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, au sein dudit circuit fermé (10), ladite plaque froide (1) est montée en série ou en parallèle dudit radiateur (7).
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit véhicule est un véhicule terrestre, notamment un poids lourd (11), un car, un véhicule automobile ou un train
- Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit circuit fermé (10) comprend un thermostat (9) en amont dudit au moins un organe générant de la chaleur (5), et ladite plaque froide (1) est agencée dans ledit circuit fermé (10) en amont dudit thermostat (9).
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