WO2013149971A1 - Dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile et procédé d'assemblage dudit dispositif de chauffage - Google Patents

Dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile et procédé d'assemblage dudit dispositif de chauffage Download PDF

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WO2013149971A1
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outlet
fluid
heating
seal
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Frédéric PIERRON
Laurent Tellier
José Leborgne
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • Electric fluid heating device for a motor vehicle and method of assembling said heating device
  • the invention relates to an electric fluid heating device for a motor vehicle and a method of assembling said heating device.
  • the invention applies more particularly to ventilation, heating and / or air conditioning apparatus for motor vehicles comprising such a heating device.
  • the heating of the air for heating the passenger compartment of a motor vehicle, as well as demisting and defrosting is ensured by the passage of an air flow through a heat exchanger more specifically by heat exchange between the air flow and a fluid.
  • This is usually the coolant in the case of a heat engine.
  • this heating mode may be unsuitable or insufficient to ensure a rapid and efficient heating of the passenger compartment, in particular to ensure a warming of the passenger compartment or defrosting or demisting before use of the vehicle in very cold environment or again when a very rapid rise in temperature is desired.
  • the heating function is no longer performed by the circulation of the cooling fluid in the heat exchanger.
  • this heating mode may also be inadequate or insufficient to ensure rapid and efficient heating of the passenger compartment of the vehicle.
  • the air conditioning loop in heat pump mode for the electric vehicle.
  • the air conditioning loop conventionally to cool a flow of air with a refrigerant is in this case, used to heat the air flow. It is necessary to do this to use an evaporator of the air conditioning loop as a condenser.
  • this mode of heating too may be inappropriate or insufficient.
  • the performance of the air conditioning loop in heat pump mode depends on the external climatic conditions; and in case of outside air with too low a temperature, this air can not be used as a source of thermal energy.
  • a known solution is to add to the heat exchanger or the water circuit or the air conditioning loop, an additional electric heating device.
  • the additional electric heating device may be adapted to heat upstream the fluid, such as the cooling fluid for the heat engine, or the water of the heating water circuit of the passenger compartment of the electric vehicle or the cooling fluid. of the air conditioning loop.
  • the additional electric heating device comprises a heating element in contact with the fluid to be heated.
  • the invention therefore aims to provide an electric vehicle fluid heating device simple to manufacture and assemble and compact.
  • the subject of the invention is an electric fluid heating device for a motor vehicle, characterized in that it comprises:
  • At least one heating module comprising at least one heating element having a substantially cylindrical general shape, said heating module defining a fluid guide circuit to be heated, a fluid inlet housing receiving a first end of the heating element and wherein an inlet channel of the fluid to be heated is formed, said inlet channel communicating with the fluid guiding circuit, a fluid outlet housing receiving a second end of the heating element and wherein an outlet channel fluid is formed, said outlet channel communicating with the fluid guiding circuit, at least one inlet seal arranged in the heating element, said inlet seal being interposed between a tubing of the fluid; inlet of the inlet channel of the fluid inlet housing and the heating element, and at least one outlet seal arranged in the heating element, said an outlet seal being interposed between an outlet tubing of the outlet channel of the fluid outlet housing and the heating element.
  • the electric heater may further include one or more of the following features, taken separately or in combination: the inlet pipe and the outlet pipe respectively have an outer annular groove respectively receiving the inlet seal and the outlet seal,
  • the inlet and outlet seals are O-rings
  • the heater has an additional inlet seal interposed between the fluid inlet housing and the first end of the heating element and an additional outlet seal interposed between the fluid outlet housing and the second end of the heater.
  • heating element, the additional inlet and outlet seals are flat,
  • the heating device comprises an outer envelope surrounding the heating element
  • the outer shell is metallic
  • the additional inlet seal is also interposed between the fluid inlet casing and the outer casing and the additional outlet seal is also interposed between the fluid outlet casing and the outer casing,
  • the ends of the outer casing have crimped flanges on the inlet and outlet fluid casings
  • control means is arranged outside the outer casing and is fixed to the outer casing.
  • the invention also relates to a method of assembling an uffage device, characterized in that it comprises the following steps:
  • an outer envelope is placed on the additional inlet seal and the heating element is placed on the inlet seal and on the additional inlet seal, the heating element being arranged inside the inlet seal.
  • the subassembly thus formed is pressed to compress the inlet and outlet seals and the additional inlet and outlet seals and the outer casing is crimped onto the fluid inlet and outlet casings.
  • the inlet and outlet seals provide a first level of fluid tightness so as to prevent fluid leakage between the inlet or outlet housings and the heating elements.
  • the additional inlet and outlet seals ensure a second level of fluid tightness between the inlet and outlet housings and the heating elements, as well as preventing impurities from outside entering the heating modules.
  • the heater forms a robust manipulable assembly that can in particular better withstand crash tests of motor vehicles (so-called "crash test” in English). Also, the resistance to the pressure exerted by the fluid flowing in the heating modules is increased.
  • control means is isolated from the fluid flowing in the heating modules.
  • the outer casing thus forms a sealing barrier avoiding any malfunction of the electronic devices due to a possible leakage of fluid.
  • FIG. 1 schematically represents a front view of an electric fluid heater for a motor vehicle according to the present invention
  • FIG. 2 schematically shows a side view of the device of FIG. electric heating of Figure 1
  • FIG. 3 schematically represents a sectional view along a longitudinal plane of the heating device of FIG. 1,
  • FIG. 4 schematically represents a sectional view along a transverse plane substantially median to the heating modules, of the heating device of FIG. 2, and
  • FIG. 5 represents a flowchart of a method of assembling the heating device of FIG. 1.
  • Figures 1 to 4 show an electric fluid heating device for a motor vehicle 1 for a ventilation device, heating and / or air conditioning.
  • the electric heating device 1 is for example an additional heating device for heating water before entering a water heating circuit for heating the passenger compartment of an electric vehicle.
  • the electric heating device 1 is disposed upstream of an evaporator of an air conditioning loop capable of operating in heat pump mode, so as to heat the refrigerant.
  • the electric heating device 1 is arranged upstream of a heat exchanger using the cooling fluid of a heat engine as heat transfer fluid. It would also be possible to provide such an electric heating device 1 upstream of a heat exchanger intended for the thermal regulation of a device for storing electrical energy, sometimes referred to as a set of batteries, for an electric-propulsion vehicle. or hybrid.
  • the electric heating device 1 shown comprises a first and a second heating module 2a, 2b, a control means 3, a fluid inlet housing 4 and a fluid outlet housing 5.
  • each heating module 2a, 2b comprises a central core 6, for example hollow, and a heating element 7a, 7b made in the form of a tube surrounding the central core 6 so as to define a guide circuit of the fluid to be heated 8 between the outer surface of the central core 6 and the inner surface of the tube the heating element 7a, 7b.
  • the heating elements 7a, 7b are controlled by the control means 3 for heating the fluid by heat exchange between the heating element 7a, 7b and the fluid flowing in the guiding circuit 8.
  • the heating modules 2a, 2b are identical and are arranged side by side substantially parallel. This side-by-side arrangement makes it possible to reduce the size of the heating device 1 in the longitudinal direction. In addition, this arrangement has a low heating inertia and a low pressure drop.
  • the heating elements 7a, 7b respectively have longitudinally opposite ends.
  • the fluid inlet housing 4 has two inlet pipes 13a, 13b projecting towards the first ends of the respective heating elements 7a, 7b. These inlet pipes 13a, 13b are received in the first respective ends of the cylindrical heating elements 7a, 7b.
  • the fluid inlet casing 4 also comprises an intake duct 11 of the device 1.
  • a fluid inlet duct 10 is thus formed in the fluid inlet casing 4 between the intake duct 11 and the ducts. input 13a, 13b.
  • the inlet channel 10 then communicates with the guiding circuit 8 of the first heating module 2a and with the guiding circuit 8 of the second heating module 2b, thus fluidly connecting the intake duct 11 to the guiding circuits 8 of the two heating modules 2a, 2b.
  • the fluid outlet housing 5 has two outlet pipes 14a, 14b protruding towards the second ends of the respective heating elements 7a, 7b. These outlet pipes 14a, 14b are received in the respective second ends of the cylindrical heating elements 7a, 7b.
  • the fluid outlet housing 5 also includes an outlet conduit 12 of the device 1.
  • An outlet channel 28 of the fluid is thus formed in the fluid outlet housing 5 between the outlet conduit 12 and the outlet manifolds 14a, 14b .
  • the outlet channel 28 then communicates with the guiding circuit 8 of the first heating module 2a and with the guiding circuit 8 of the second heating module 2b, thus fluidly connecting the outlet duct 12 to the guiding circuits 8 of the two heating modules. heater 2a, 2b.
  • the fluid inlet and outlet housings 4, 5 have substantially the same form and are connected symmetrically at the two opposite ends of the heating modules 7a, 7b.
  • the heating device 1 further comprises two inlet seals 15a, 15b, such as O-rings (also called "O-ring" in English).
  • Each inlet seal 15a, 15b is arranged in the respective heating element 7a, 7b and is interposed between the respective inlet tubing 13a, 13b of the fluid inlet casing 4 and the heating element 7a, 7b.
  • the inlet seal 15a, 15b is for example received in an external annular groove of the inlet pipe 13a, 13b of the fluid inlet casing 4.
  • the heating device 1 comprises two outlet seals 16a, 16b, such as O-rings (also called "O-ring" in English).
  • Each outlet seal 16a, 16b is arranged in the respective heating element 7a, 7b and is interposed between the outlet tubing 14a, 14b of the fluid outlet housing 5 and the heating element 7a, 7b.
  • the outlet seal 16a, 16b is for example received in an outer annular groove of the outlet pipe 14a, 14b of the fluid outlet housing 5.
  • the inlet seals 15a, 15b and the outlet seals 16a, 16b make it possible to ensure a first level of fluid tightness so as to avoid any leakage of fluid between the inlet boxes 4 or fluid outlet 5 and the heating elements 7a, 7b.
  • the heater 1 also has an additional inlet seal 17 interposed between the fluid inlet housing 4 and the first ends of the respective heating elements 7a, 7b and an additional outlet seal 18 interposed between the fluid outlet housing 5 and the second ends of the respective heating elements 7a, 7b.
  • the additional input 17 and outlet 18 seals are flat and have a shape complementary to the fluid inlet or outlet box 4, 5, that is to say for example substantially rectangular, and having two circular cuts associated to the inlet pipes 13a, 13b or outlet 14a, 14b.
  • the additional inlet and outlet seals 17 and 17 make it possible to guarantee a second level of fluid tightness between the inlet 4 or outlet 5 and the heating elements 7a, 7b and also to prevent impurities from outdoors do not enter the heating modules 2a, 2b.
  • the inlet seals 15a, 15b, exit 16a, 16b and the additional inlet and outlet seals 17 comprise, for example, an elastomeric material, such as an EPDM material ("ethylene-propylene-diene monomer "), Silicone or nitrile.
  • an elastomeric material such as an EPDM material ("ethylene-propylene-diene monomer "), Silicone or nitrile.
  • FIG. 3 An example of a fluid path in a heating device 1 from an inlet channel 10 to the outlet channel 28 is shown schematically by arrows on Figure 3.
  • the heating device 1 comprises an outer envelope 19, surrounding the two heating modules 2a, 2b.
  • the heater 1 comprises two outer envelopes, each outer envelope surrounding a single heating module.
  • the outer casing 19 allows the heating device 1 to form a robust manipulable assembly that can better withstand crash tests of motor vehicles. Also, the resistance to the pressure exerted by the fluid flowing in the heating modules 2a, 2b is increased.
  • the outer envelope 19 is for example metallic or plastic material.
  • An outer casing 19 of metal material is preferred for their better resistance in case of mechanical shock, and of aluminum material for its low weight and resistance to corrosion.
  • the ends of the casing 19 extend around the heating elements 7a, 7b to the inlet and outlet fluid casings 4, 5. Specifically, the additional inlet and outlet seals 17 and 18 are compressed between the fluid inlet and outlet housings 4, 5, the outer shell 19 and the heating elements 7a, 7b.
  • each heating element 7a, 7b is controlled for example by a microcontroller to allow and / or prohibit the implementation of the heating element 7a, 7b which it is connected according to a heating setpoint.
  • the control means 3 of the heating element 7a, 7b comprises an electrical circuit support, such as a printed circuit board (or PCB in English for "Printed circuit board").
  • the electrical circuit support carries the electronic components and / or electric. These electronic and / or electrical components may for example comprise the microcontroller, electrical contacts connecting the heating elements 7a, 7b to the electrical current switches, high voltage power supply connectors and a low-voltage power supply connector and a power bus. data.
  • the electrical contacts are for example carried by an opposite face of the electrical circuit support to the face carrying for example the microcontroller.
  • the control means 3 is arranged outside the outer casing 19 and is attached to the back thereof (see Figure 2).
  • the control means 3 comprises for example a sealed and electrically insulating sheath surrounding the electrical card support, such as a plastic material sheath provided with passages for the electrical connection to the heating modules 2a, 2b.
  • the outer casing 19 thus forms a sealing barrier avoiding any malfunctions of the electronic devices due to a possible leakage of fluid.
  • the outer casing 19 may have flanges 20 at the ends which are crimped on the inlet casings 4 and outlet 5 ( Figures 1 and 2).
  • a step 101 the inlet seals 15a, 15b and the additional inlet seal 17 are placed in the fluid inlet casing 4.
  • a step 102 the outer casing 19 is placed on the additional inlet seal 17 and the heating elements 7a, 7b are placed against the inlet seals 15a, 15b and on the additional inlet seal 17 inside the outer casing 19.
  • the outer casing 19 is either indifferently before or after the heating elements 7a, 7b.
  • a step 103 the inner cores 6 are placed in the respective heating elements 7a, 7b, arranging the ends of the inner cores 6 in the fluid inlet casing 4.
  • a step 104 the outlet seals 16a, 16b are placed in the fluid outlet box 5 and the additional outlet seal 18 on the outer casing 19 and on the heating elements 7a, 7b.
  • a step 105 the fluid outlet box 5 provided with the outlet seals 16a, 16b is placed on the heating modules 2a, 2b to form a subset of the heater.
  • a step 106 the subset thus formed is pressed to compress the inlet and outlet seals 15a, 15b and 16a, 16b and the additional inlet and outlet seals 17, 18 and the seams are crimped. 20 of the outer casing 19 on the fluid inlet and outlet boxes 4, 5 to maintain the closed subset.
  • control means 3 are fixed on the outer envelope 19.
  • the heating device 1 thus obtained is relatively compact since in the example illustrated in FIG. 2, the width d1 of the subassembly (apart from the control means 3) is of the order of 51 to 55 mm and the width d2 of the heating device 1 with the control means 3 is of the order of 65mm.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile, comportant : au moins un module de chauffe comportant au moins un élément chauffant un boîtier d'entrée de fluide (4) dans lequel un canal d'entrée du fluide à chauffer est formé, un boîtier de sortie de fluide (5) dans lequel un canal de sortie (28) du fluide est formé, au moins un joint d'étanchéité d'entrée agencé dans l'élément chauffant, interposé entre une tubulure d'entrée du canal d'entrée du boîtier d'entrée de fluide (4) et l'élément chauffant, et au moins un joint d'étanchéité de sortie agencé dans l'élément chauffant, interposé entre une tubulure de sortie du canal de sortie du boîtier de sortie de fluide (5) et l'élément chauffant.

Description

Dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile et procédé d'assemblage dudit dispositif de chauffage
L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile et un procédé d'assemblage dudit dispositif de chauffage. L'invention s'applique plus particulièrement aux appareils de ventilation, chauffage et/ou de climatisation de véhicules automobiles comportant un tel dispositif de chauffage.
De façon habituelle, le réchauffage de l'air destiné au chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile, ainsi qu'au désembuage et au dégivrage, est assuré par le passage d'un flux d'air à travers un échangeur de chaleur, plus précisément par un échange de chaleur entre le flux d'air et un fluide. Il s'agit généralement du fluide de refroidissement dans le cas d'un moteur thermique. Toutefois, ce mode de chauffage peut s'avérer inadapté ou insuffisant pour garantir un chauffage rapide et efficace de l'habitacle du véhicule, en particulier pour assurer un réchauffement de l'habitacle ou dégivrage ou désembuage avant utilisation du véhicule en environnement très froid ou encore lorsqu'une montée très rapide de la température est souhaitée.
En outre, dans le cas d'un véhicule électrique, la fonction de chauffage n'est plus réalisée par la circulation du fluide de refroidissement dans l'échangeur de chaleur. On peut cependant prévoir un circuit d'eau pour le chauffage de l'habitacle mais ce mode de chauffage peut aussi s'avérer inadapté ou insuffisant pour garantir un chauffage rapide et efficace de l'habitacle du véhicule.
Par ailleurs, afin de réduire l'encombrement et le coût du fait du circuit d'eau supplémentaire, il est également connu d'utiliser pour le véhicule électrique, une boucle de climatisation fonctionnant en mode pompe à chaleur. Ainsi, la boucle de climatisation permettant classiquement de refroidir un flux d'air à l'aide d'un fluide réfrigérant est dans ce cas, utilisée de façon à réchauffer le flux d'air. Il convient pour ce faire d'utiliser un évaporateur de la boucle de climatisation comme un condenseur. Toutefois, ce mode de chauffage aussi peut s'avérer inadapté ou insuffisant. En effet, les performances de la boucle de climatisation en mode pompe à chaleur dépendent des conditions climatiques extérieures; et en cas d'air extérieur avec une température trop basse, cet air ne peut pas être utilisé comme source d'énergie thermique.
Une solution connue consiste à adjoindre à l'échangeur de chaleur ou au circuit d'eau ou encore à la boucle de climatisation, un dispositif de chauffage électrique additionnel. Le dispositif de chauffage électrique additionnel peut être adapté pour chauffer en amont le fluide, tel que le fluide de refroidissement pour le moteur thermique, ou l'eau du circuit d'eau de chauffage de l'habitacle du véhicule électrique ou encore le fluide réfrigérant de la boucle de climatisation.
Le dispositif de chauffage électrique additionnel comporte un élément chauffant en contact avec le fluide à chauffer. On cherche aujourd'hui à simplifier la structure du dispositif de chauffage additionnel et son assemblage.
L'invention a donc pour objectif de proposer un dispositif de chauffage électrique de fluide de véhicule automobile simple à fabriquer et à assembler et peu encombrant.
À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte :
au moins un module de chauffe comportant au moins un élément chauffant présentant une forme générale sensiblement cylindrique, ledit module de chauffe définissant un circuit de guidage du fluide à chauffer, un boîtier d'entrée de fluide recevant une première extrémité de l'élément chauffant et dans lequel un canal d'entrée du fluide à chauffer est formé, ledit canal d'entrée communiquant avec le circuit de guidage du fluide, un boîtier de sortie de fluide recevant une deuxième extrémité de l'élément chauffant et dans lequel un canal de sortie du fluide est formé, ledit canal de sortie communiquant avec le circuit de guidage du fluide, au moins un joint d'étanchéité d'entrée agencé dans l'élément chauffant, ledit joint d'étanchéité d'entrée étant interposé entre une tubulure d'entrée du canal d'entrée du boîtier d'entrée de fluide et l'élément chauffant, et au moins un joint d'étanchéité de sortie agencé dans l'élément chauffant, ledit joint d'étanchéité de sortie étant interposé entre une tubulure de sortie du canal de sortie du boîtier de sortie de fluide et l'élément chauffant.
Le dispositif de chauffage électrique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie présentent respectivement une rainure annulaire externe recevant respectivement le joint d'étanchéité d'entrée et le joint d'étanchéité de sortie,
les joints d'étanchéité d'entrée et de sorties sont toriques,
le dispositif de chauffage comporte un joint additionnel d'entrée interposé entre le boîtier d'entrée de fluide et la première extrémité de l'élément chauffant et un joint additionnel de sortie interposé entre le boîtier de sortie de fluide et la deuxième extrémité de l'élément chauffant, les joints additionnels d'entrée et de sortie sont plats,
le dispositif de chauffage comporte une enveloppe externe entourant l'élément chauffant,
l'enveloppe externe est métallique,
le joint additionnel d'entrée est également interposé entre le boîtier d'entrée de fluide et l'enveloppe externe et le joint additionnel de sortie est également interposé entre le boîtier de sortie de fluide et l'enveloppe externe,
les extrémités de l'enveloppe externe présente des collerettes serties sur les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide,
le moyen de commande est agencé à l'extérieur de l'enveloppe externe et est fixé à l'enveloppe externe.
L'invention a aussi pour objet un procédé d'assemblage d'un dispositif de uffage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
on place un joint d'étanchéité d'entrée et un joint additionnel d'entrée dans un boîtier d'entrée de fluide,
on place une enveloppe externe sur le joint additionnel d'entrée et on place l'élément chauffant sur le joint d'étanchéité d'entrée et sur le joint additionnel d'entrée, l'élément chauffant étant agencé à l'intérieur de l'enveloppe externe,
on place le noyau interne dans l'élément chauffant, une première extrémité du noyau interne étant reçue dans le boîtier d'entrée de fluide, on place le joint d'étanchéité de sortie dans le boîtier de sortie de fluide et le joint additionnel de sortie sur l'enveloppe externe métallique et sur l'élément chauffant,
on place le boîtier de sortie de fluide muni du joint d'étanchéité de sortie sur le module de chauffe pour former un sous-ensemble de dispositif de chauffage, et
on presse le sous-ensemble ainsi formé pour comprimer les joints d'étanchéité d'entrée et de sortie et les joints additionnels d'entrée et de sortie et on serti l'enveloppe externe sur les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide.
Les joints d'étanchéité d'entrée et de sortie permettent d'assurer un premier niveau d'étanchéité au fluide de manière à éviter toute fuite de fluide entre les boîtiers d'entrée ou de sortie et les éléments chauffants.
Les joints additionnels d'entrée et de sortie permettent de garantir un deuxième niveau d'étanchéité au fluide entre les boîtiers d'entrée ou de sortie et les éléments chauffants mais aussi d'éviter que des impuretés provenant de l'extérieur n'entrent dans les modules de chauffe.
Grâce à l'enveloppe externe, le dispositif de chauffage forme un ensemble manipulable robuste pouvant notamment mieux résister aux essais de choc des véhicules automobiles (dits « crash test » en anglais). Également, la résistance à la pression exercée par le fluide circulant dans les modules de chauffe est augmentée.
En outre, en étant agencé à l'extérieur de l'enveloppe externe, le moyen de commande est isolé du fluide circulant dans les modules de chauffe. L'enveloppe externe forme ainsi une barrière d'étanchéité évitant tous dysfonctionnements des appareils électroniques dus à une éventuelle fuite de fluide.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
la figure 1 représente de manière schématique une vue de face d'un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile selon la présente invention, la figure 2 représente de manière schématique une vue de côté du dispositif de chauffage électrique de la figure 1,
la figure 3 représente de manière schématique une vue en coupe selon un plan longitudinal du dispositif de chauffage de la figure 1,
la figure 4 représente de manière schématique une vue en coupe selon un plan transversal sensiblement médian aux modules de chauffe, du dispositif de chauffage de la figure 2, et
la figure 5 représente un organigramme d'un procédé d'assemblage du dispositif de chauffage de la figure 1.
Sur ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références. Par soucis de clarté, les différentes étapes du procédé sont numérotées à partir de 100.
Les figures 1 à 4 représentent un dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile 1 pour un appareil de ventilation, chauffage et/ ou climatisation.
Le dispositif de chauffage électrique 1 est par exemple un dispositif de chauffage additionnel permettant de chauffer de l'eau avant son entrée dans un circuit de chauffage d'eau pour le chauffage de l'habitacle d'un véhicule électrique. Selon un autre exemple, le dispositif de chauffage électrique 1 est disposé en amont d'un évaporateur d'une boucle de climatisation apte à fonctionner en mode pompe à chaleur, de façon à chauffer le fluide réfrigérant. Selon encore un autre exemple, le dispositif de chauffage électrique 1 est agencé en amont d'un échangeur de chaleur utilisant le fluide de refroidissement d'un moteur thermique comme fluide caloporteur. On pourrait aussi prévoir un tel dispositif de chauffage électrique 1 en amont d'un échangeur de chaleur destiné à la régulation thermique d'un dispositif de stockage de l'énergie électrique, parfois qualifié d'ensemble de batteries, pour un véhicule à propulsion électrique ou hybride.
Le dispositif de chauffage électrique 1 représenté comprend un premier et un deuxième modules de chauffe 2a, 2b, un moyen de commande 3, un boîtier d'entrée de fluide 4 et un boîtier de sortie de fluide 5.
Comme on peut le voir sur la figure 3, chaque module de chauffe 2a, 2b comporte un noyau central 6, par exemple creux, et un élément chauffant 7a, 7b réalisé sous la forme d'un tube entourant le noyau central 6 de manière à définir un circuit de guidage du fluide à chauffer 8 entre la surface externe du noyau central 6 et la surface interne du tube de l'élément chauffant 7a, 7b.
Les éléments chauffant 7a, 7b sont commandés par le moyen de commande 3 pour chauffer le fluide par échange de chaleur entre l'élément chauffant 7a, 7b et le fluide circulant dans le circuit de guidage 8.
Les modules de chauffe 2a, 2b sont identiques et sont disposés côte à côte de façon sensiblement parallèle. Cette disposition côte à côte permet de réduire l'encombrement du dispositif de chauffage 1 dans le sens longitudinal. De plus, cet agencement présente une faible inertie de chauffe et une faible perte de charge.
Les éléments chauffants 7a, 7b présentent respectivement des extrémités longitudinalement opposées.
Le boîtier d'entrée de fluide 4 comporte deux tubulures d'entrée 13a, 13b saillants en direction des premières extrémités des éléments chauffants 7a, 7b respectifs. Ces tubulures d'entrée 13a, 13b sont reçues dans les premières extrémités respectives des éléments chauffants cylindriques 7a, 7b.
Le boîtier d'entrée de fluide 4 comporte également un conduit d'admission 11 du dispositif 1. Un canal d'entrée 10 du fluide est ainsi formé dans le boîtier d'entrée de fluide 4 entre le conduit d'admission 11 et les tubulures d'entrée 13a, 13b. Le canal d'entrée 10 communique alors avec le circuit de guidage 8 du premier module de chauffe 2a et avec le circuit de guidage 8 du deuxième module de chauffe 2b, raccordant ainsi fluidiquement le conduit d'admission 11 aux circuits de guidage 8 des deux modules de chauffe 2a, 2b.
De même, le boîtier de sortie de fluide 5 comporte deux tubulures de sortie 14a, 14b saillantes en direction des deuxièmes extrémités des éléments chauffants 7a, 7b respectifs. Ces tubulures de sortie 14a, 14b sont reçues dans les deuxièmes extrémités respectives des éléments chauffants cylindriques 7a, 7b.
Le boîtier de sortie de fluide 5 comporte également un conduit de sortie 12 du dispositif 1. Un canal de sortie 28 du fluide est ainsi formé dans le boîtier de sortie de fluide 5 entre le conduit de sortie 12 et les tubulures de sortie 14a, 14b. Le canal de sortie 28 communique alors avec le circuit de guidage 8 du premier module de chauffe 2a et avec le circuit de guidage 8 du deuxième module de chauffe 2b, raccordant ainsi fluidiquement le conduit de sortie 12 aux circuits de guidage 8 des deux modules de chauffe 2a, 2b.
Les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide 4, 5 présentent sensiblement la même forme et sont raccordés symétriquement, aux deux extrémités opposées des modules de chauffe 7a, 7b.
Le dispositif de chauffage 1 comporte en outre deux joints d'étanchéité d'entrée 15a, 15b, tels que des joints toriques (également dénommé « O-ring » en anglais). Chaque joint d'étanchéité d'entrée 15a, 15b est agencé dans l'élément chauffant respectif 7a, 7b et est interposé entre la tubulure d'entrée 13a, 13b respective du boîtier d'entrée de fluide 4 et l'élément chauffant 7a, 7b. Le joint d'étanchéité d'entrée 15a, 15b est par exemple reçu dans une rainure annulaire externe de la tubulure d'entrée 13a, 13b du boîtier d'entrée de fluide 4.
De façon symétrique, le dispositif de chauffage 1 comporte deux joints d'étanchéité de sortie 16a, 16b, tels que des joints toriques (également dénommé « O-ring » en anglais). Chaque joint d'étanchéité de sortie 16a, 16b est agencé dans l'élément chauffant respectif 7a, 7b et est interposé entre la tubulure de sortie 14a, 14b du boîtier de sortie de fluide 5 et l'élément chauffant 7a, 7b. Le joint d'étanchéité de sortie 16a, 16b est par exemple reçu dans une rainure annulaire externe de la tubulure de sortie 14a, 14b du boîtier de sortie de fluide 5.
Les joints d'étanchéité d'entrée 15a, 15b et les joints d'étanchéité de sortie 16a, 16b permettent d'assurer un premier niveau d'étanchéité au fluide de manière à éviter toute fuite de fluide entre les boîtiers d'entrée 4 ou de sortie 5 de fluide et les éléments chauffants 7a, 7b.
Le dispositif de chauffage 1 comporte également un joint additionnel d'entrée 17 interposé entre le boîtier d'entrée de fluide 4 et les premières extrémités des éléments chauffant 7a, 7b respectifs et un joint additionnel de sortie 18 interposé entre le boîtier de sortie de fluide 5 et les deuxièmes extrémités des éléments chauffant 7a, 7b respectifs.
Les joints additionnels d'entrée 17 et de sortie 18 sont plats et présentent une forme complémentaire au boîtier d'entrée ou de sortie de fluide 4, 5, c'est-à-dire par exemple sensiblement rectangulaire, et présentant deux découpes circulaires associées aux tubulures d'entrée 13a, 13b ou de sortie 14a, 14b.
Les joints additionnels d'entrée 17 et de sortie 18 permettent de garantir un deuxième niveau d'étanchéité au fluide entre les boîtiers d'entrée 4 ou de sortie 5 et les éléments chauffants 7a, 7b mais aussi d'éviter que des impuretés provenant de l'extérieur n'entrent dans les modules de chauffe 2a, 2b.
Les joints d'étanchéité d'entrée 15a, 15b, de sortie 16a, 16b et les joints additionnels d'entrée 17 et de sortie 18 comportent par exemple un matériau élastomère, tel qu'un matériau EPDM (« éthylène-propylène-diène monomère »), silicone ou nitrile.
L'écoulement du fluide s'effectue ainsi depuis le conduit d'admission 11, dans le canal d'entrée 10, puis en parallèle dans les circuits de guidage 8 des modules de chauffe 2a,
2b et ressort dans le canal de sortie 28, puis dans le conduit de sortie 12. Un exemple de trajectoire du fluide dans un dispositif de chauffage 1 depuis un canal d'entrée 10 jusqu'au canal de sortie 28 est schématisé par des flèches sur la figure 3.
En outre, le dispositif de chauffage 1 comporte une enveloppe externe 19, entourant les deux modules de chauffe 2a, 2b. Alternativement (et non représenté), on prévoit que le dispositif de chauffage 1 comporte deux enveloppes externes, chaque enveloppe externe entourant un seul module de chauffe.
L'enveloppe externe 19 permet au dispositif de chauffage 1 de former un ensemble manipulable robuste pouvant notamment mieux résister aux essais de choc des véhicules automobiles. Également, la résistance à la pression exercée par le fluide circulant dans les modules de chauffe 2a, 2b est augmentée.
L'enveloppe externe 19 est par exemple métallique ou en matériau plastique. On préfère une enveloppe externe 19 en matériau métallique pour leur meilleure tenue en cas de choc mécanique, et en matériau aluminium pour son faible poids et sa tenue face à la corrosion.
Les extrémités de l'enveloppe 19 s'étendent autour des éléments chauffants 7a, 7b jusqu'aux boîtiers d'entrée et de sortie de fluide 4, 5. Plus précisément, les joints additionnels d'entrée 17 et de sortie 18 sont comprimés entre les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide 4, 5, l'enveloppe externe 19 et les éléments chauffants 7a, 7b.
La mise en œuvre de chaque élément chauffant 7a, 7b est pilotée par exemple par un microcontrôleur pour autoriser et/ ou interdire la mise en œuvre de l'élément chauffant 7a, 7b auquel il est relié selon une consigne de chauffage. Pour cela, le moyen de commande 3 de l'élément chauffant 7a, 7b comporte un support de circuit électrique, tel qu'une carte à circuit imprimé (ou PCB en anglais pour "Printed circuit board").
Le support de circuit électrique porte les composants électroniques et/ou électriques. Ces composants électroniques et/ ou électriques peuvent par exemple comporter le microcontrôleur, des contacts électriques reliant les éléments de chauffage 7a, 7b aux interrupteurs de courant électriques, des connecteurs d'alimentation haute tension et un connecteur d'alimentation basse tension et de bus de données. Les contacts électriques sont par exemple portés par une face opposée du support de circuit électrique à la face portant par exemple le microcontrôleur.
Le moyen de commande 3 est agencé à l'extérieur de l'enveloppe externe 19 et il est fixé au dos de celle-ci (voir figure 2). Pour cela, le moyen de commande 3 comporte par exemple une gaine étanche et électriquement isolante enveloppant le support de carte électrique, telle qu'une gaine en matériau plastique munie de passages pour le raccordement électrique aux modules de chauffe 2a, 2b.
En étant agencé à l'extérieur de l'enveloppe externe 19, on est assuré que le moyen de commande 3 soit isolé du fluide circulant dans les modules de chauffe 2a, 2b. L'enveloppe externe 19 forme ainsi une barrière d'étanchéité évitant tous dysfonctionnements des appareils électroniques dus à une éventuelle fuite de fluide.
Pour maintenir le sous-ensemble fermé, l'enveloppe externe 19 peut présenter des collerettes 20 au niveau des extrémités qui sont serties sur les boîtiers d'entrée 4 et de sortie 5 (figures 1 et 2).
On va maintenant décrire les différentes étapes d'assemblage du dispositif de chauffage 1 schématisées sur la figure 5.
Dans une étape 101, on place les joints d'étanchéité d'entrée 15a, 15b et le joint additionnel d'entrée 17 dans le boîtier d'entrée de fluide 4.
Dans une étape 102, on place l'enveloppe externe 19 sur le joint additionnel d'entrée 17 et on place les éléments chauffants 7a, 7b contre les joints d'étanchéité d'entrée 15a, 15b et sur le joint additionnel d'entrée 17, à l'intérieur de l'enveloppe externe 19. On dispose indifféremment l'enveloppe externe 19 avant ou après les éléments chauffants 7a, 7b.
Dans une étape 103, on place les noyaux internes 6 dans les éléments chauffants 7a, 7b respectifs, en agençant les extrémités des noyaux internes 6 dans le boîtier d'entrée de fluide 4.
Dans une étape 104, on place les joints d'étanchéité de sortie 16a, 16b dans le boîtier de sortie de fluide 5 et le joint additionnel de sortie 18 sur l'enveloppe externe 19 et sur les éléments chauffants 7a, 7b.
Dans une étape 105, on place le boîtier de sortie de fluide 5 muni des joints d'étanchéité de sortie 16a, 16b sur les modules de chauffe 2a, 2b pour former un sous- ensemble du dispositif de chauffage.
Dans une étape 106, on presse le sous-ensemble ainsi formé pour comprimer les joints d'étanchéité d'entrée 15a, 15b et de sortie 16a, 16b et les joints additionnels d'entrée et de sortie 17, 18 et on serti les collerettes 20 de l'enveloppe externe 19 sur les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide 4, 5 pour maintenir le sous-ensemble fermé.
Dans une autre étape, on fixe le moyen de commande 3 sur l'enveloppe externe 19.
Le dispositif de chauffage 1 ainsi obtenu est relativement compact puisque sur l'exemple illustré sur la figure 2, la largeur dl du sous-ensemble (hormis le moyen de commande 3) est de l'ordre de 51 à 55 mm et la largeur d2 du dispositif de chauffage 1 avec le moyen de commande 3 est de l'ordre de 65mm.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif de chauffage électrique de fluide pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte :
au moins un module de chauffe (2a, 2b) comportant au moins un élément chauffant (7a, 7b) présentant une forme générale sensiblement cylindrique, ledit module de chauffe (2a, 2b) définissant un circuit de guidage (8) du fluide à chauffer,
un boîtier d'entrée de fluide (4) recevant une première extrémité de l'élément chauffant (7a, 7b) et dans lequel un canal d'entrée (10) du fluide à chauffer est formé, ledit canal d'entrée (10) communiquant avec le circuit de guidage (8) du fluide,
un boîtier de sortie de fluide (5) recevant une deuxième extrémité de l'élément chauffant (7a, 7b) et dans lequel un canal de sortie (28) du fluide est formé, ledit canal de sortie (28) communiquant avec le circuit de guidage (8) du fluide,
au moins un joint d'étanchéité d'entrée (15a, 15b) agencé dans l'élément chauffant (7a, 7b), ledit joint d'étanchéité d'entrée (15a, 15b) étant interposé entre une tubulure d'entrée (13a, 13b) du canal d'entrée (10) du boîtier d'entrée de fluide (4) et l'élément chauffant (7a, 7b), et au moins un joint d'étanchéité de sortie (16a, 16b) agencé dans l'élément chauffant (7a, 7b), ledit joint d'étanchéité de sortie (16a, 16b) étant interposé entre une tubulure de sortie (14a, 14b) du canal de sortie (28) du boîtier de sortie de fluide (5) et l'élément chauffant (7a, 7b).
Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure d'entrée (13a, 13b) et la tubulure de sortie (14a, 14b) présentent respectivement une rainure annulaire externe recevant respectivement le joint d'étanchéité d'entrée (15a, 15b) et le joint d'étanchéité de sortie (16a, 16b).
Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les joints d'étanchéité d'entrée (15a, 15b) et de sorties (16a, 16b) sont toriques.
4. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un joint additionnel d'entrée (17) interposé entre le boîtier d'entrée de fluide (4) et la première extrémité de l'élément chauffant (7a, 7b) et un joint additionnel de sortie (18) interposé entre le boîtier de sortie de fluide (5) et la deuxième extrémité de l'élément chauffant (7a, 7b).
5. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe externe (19) entourant l'élément chauffant (7a, 7b). 6. Dispositif de chauffage selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le joint additionnel d'entrée (17a, 17b) est également interposé entre le boîtier d'entrée de fluide (4) et l'enveloppe externe (19) et en ce que le joint additionnel de sortie (18) est également interposé entre le boîtier de sortie de fluide (5) et l'enveloppe externe (19). 7. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'enveloppe externe (19) est métallique.
8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de commande (3) agencé à l'extérieur de l'enveloppe externe (19) et est fixé à l'enveloppe externe (19).
9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les extrémités de l'enveloppe externe (19) présente des collerettes (20) serties sur les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide (4, 5).
10. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les joints additionnels d'entrée (17) et de sortie (18) sont plats.
11. Procédé d'assemblage d'un dispositif de chauffage selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
— on place un joint d'étanchéité d'entrée et un joint additionnel d'entrée dans un boîtier d'entrée de fluide (101),
— on place une enveloppe externe sur le joint additionnel d'entrée et on place l'élément chauffant sur le joint d'étanchéité d'entrée et sur le joint additionnel d'entrée, l'élément chauffant étant agencé à l'intérieur de l'enveloppe externe ( 02),
— on place le noyau interne dans l'élément chauffant, une première extrémité du noyau interne étant reçue dans le boîtier d'entrée de fluide ( 03),
— on place le joint d'étanchéité de sortie dans le boîtier de sortie de fluide et le joint additionnel de sortie sur l'enveloppe externe métallique et sur l'élément chauffant (104),
— on place le boîtier de sortie de fluide muni du joint d'étanchéité de sortie sur le module de chauffe pour former un sous-ensemble de dispositif de chauffage ( 05),
— on presse le sous-ensemble ainsi formé pour comprimer les joints d'étanchéité d'entrée et de sortie et les joints additionnels d'entrée et de sortie et on serti l'enveloppe externe sur les boîtiers d'entrée et de sortie de fluide (106).
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