WO2024056697A1 - Boîtier collecteur pour module de refroidissement d'un véhicule automobile électrique ou hybride à turbomachine tangentielle - Google Patents

Boîtier collecteur pour module de refroidissement d'un véhicule automobile électrique ou hybride à turbomachine tangentielle Download PDF

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WO2024056697A1
WO2024056697A1 PCT/EP2023/075080 EP2023075080W WO2024056697A1 WO 2024056697 A1 WO2024056697 A1 WO 2024056697A1 EP 2023075080 W EP2023075080 W EP 2023075080W WO 2024056697 A1 WO2024056697 A1 WO 2024056697A1
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WO
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air flow
opening
wall
curtain
collector
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075080
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English (en)
Inventor
Amrid MAMMERI
Kamel Azzouz
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • B60K11/085—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor with adjustable shutters or blinds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/10—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers

Definitions

  • the invention relates to a cooling module for an electric or hybrid automobile vehicle, with a tangential turbomachine, and more particularly to a collector housing of such a cooling module.
  • a cooling module (or heat exchange module) of a motor vehicle conventionally comprises at least one heat exchanger and a ventilation device adapted to generate an air flow in contact with the at least one heat exchanger. heat.
  • This ventilation device is for example in the form of a tangential turbomachine arranged within a volute of a collector housing of the cooling module. This tangential turbomachine makes it possible in particular to generate an air flow in contact with the heat exchanger(s), in particular when the vehicle is stationary or when it is moving at low speed.
  • the cooling module may comprise, in addition to the air outlet of the tangential turbomachine, at least one other opening located at a rear face of the cooling module, this rear face being juxtaposed at the air outlet of the tangential turbomachine.
  • the cooling module may also include at least one closing device making it possible to block the additional opening(s).
  • This shutter device may in particular have one or more flaps configured to pivot between a so-called open position and a so-called closed position, which makes it possible to regulate the flow of air evacuated through the additional opening(s) if necessary.
  • the space available within the motor vehicle for the arrangement of the cooling module is relatively limited.
  • the equipment arranged around the cooling module such as the electric motor of the electric or hybrid vehicle, can form a potential obstacle to the air flow and/or to the shutters of the shutter device, particularly in the case where the or the additional openings and the shutter device(s) associated therewith are arranged on the rear face of the collector housing. It is therefore appropriate to optimize the location of this or these air flow evacuation openings by depending on the arrangement planned for potential obstacles and the space available around the collector box while favoring a compact design thereof.
  • the aim of the present invention is therefore to at least partially remedy the drawbacks of the prior art and to propose an improved collector box making it possible to evacuate the air flow while driving while optimizing the available space.
  • the present invention therefore relates to a collector box for a cooling module of an electric or hybrid motor vehicle, said collector box being intended to be crossed by an air flow, said collector box a tangential turbomachine configured to generate the air flow, the collector box further comprising:
  • volute configured to guide the air flow towards the air outlet and within which the tangential turbomachine is arranged
  • the collector box comprising at least one sliding curtain and movable between a closed position in which the at least one opening is closed and an opening position in which the at least one opening is clear so as to allow the air flow to pass.
  • the collector housing comprises an upper side wall and a lower side wall, opposite the upper side wall, the upper or lower side wall forming a curved outer wall of the volute, the side wall superior or lower opposite to that forming the curved external wall of the volute being contiguous to the guide wall and comprising at least one opening, said at least one opening being closed by at least one sliding curtain in its closed position and said at least an opening being cleared by the sliding curtain in its open position.
  • the at least one curtain is common to the guide wall and to the upper or lower side wall opposite that forming the curved external wall of the volute.
  • the at least one curtain slides in a direction perpendicular to the transverse axis of said collector box.
  • the at least one sliding curtain comprises a winding axis around which said curtain winds, said winding axis being fixed to the collector box.
  • the winding axis is motorized.
  • the winding axis is arranged on the guide wall on the air outlet side.
  • the winding axis is arranged on the upper or lower side wall opposite to that forming the external wall of the volute, opposite its contiguity with the guide wall .
  • the collector housing comprises lateral guide rails of at least one curtain.
  • the present invention also relates to a cooling module for an electric or hybrid motor vehicle, said cooling module being intended to be traversed by an air flow and comprising:
  • collector box as described above, said collector box being arranged downstream of the fairing in the longitudinal direction.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the front of a motor vehicle in side view
  • Figure 2 shows a schematic representation in perspective and partial section of the front of a motor vehicle and of a cooling module according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic perspective representation of the internal face of a collector housing of a cooling module
  • FIG 4 shows a schematic perspective representation of the rear face of a collector box of Figure 3 according to a first embodiment and according to a closed position of the shutters
  • FIG. 5 shows a schematic perspective representation of the rear face of a collector box of Figure 3 according to a first embodiment and according to an opening position of the shutters
  • FIG. 6 shows a schematic sectional representation of the collector box of Figure 4 according to the closed position of the shutters and according to a first embodiment
  • FIG. 7 shows a schematic sectional representation of the collector box of Figure 6 according to the opening position of the flaps
  • FIG 8 shows a schematic sectional representation of the collector box of Figure 4 according to the closed position of the shutters and according to a second embodiment
  • Figure 9 shows a schematic sectional representation of the rear face of a collector box according to a second embodiment and according to a closed position of the shutters
  • Figure 10 shows a schematic sectional representation of the rear face of a collector box according to a second embodiment and according to an opening position of the shutters.
  • certain elements or parameters can be indexed, such as for example first element or second element as well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion, etc.
  • it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria that are close, but not identical.
  • This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion in relation to another and such denominations can easily be interchanged without departing from the scope of this description.
  • This indexing does not imply an order in time either, for example to assess this or that criterion.
  • upstream means that one element is placed before another with respect to the direction of circulation of an air flow.
  • downstream means that one element is placed after another in relation to the direction of circulation of a flow or fluid.
  • an XYZ trihedron is shown in order to define the orientation of the different elements from each other.
  • a first direction, denoted X corresponds to a longitudinal direction of the vehicle. It also corresponds to the inverse of the direction of travel of the vehicle.
  • a second direction, denoted Y is a lateral or transverse direction.
  • a third direction, denoted Z is vertical. The directions, X, Y, Z are orthogonal two by two.
  • FIG. 1 schematically illustrates the front part of an electric or hybrid motor vehicle 10 which may include an electric motor 12.
  • the vehicle 10 comprises in particular a bodywork 14 and a bumper 16 carried by a chassis (not shown ) of the motor vehicle 10.
  • the bodywork 14 defines a cooling bay 18, that is to say an opening through the bodywork 14.
  • the cooling bay 18 is unique here.
  • This cooling bay 18 is preferably located in the lower part of the front face 14a of the bodywork 14. In the example illustrated, the cooling bay 18 is located under the bumper 16.
  • a grille 20 can be placed in the cooling bay 18 to prevent projectiles from passing through the cooling bay 18.
  • a cooling module 22 is arranged opposite the cooling bay 18.
  • the grid 20 makes it possible in particular to protect this cooling module 22.
  • the cooling module 22 is intended to be crossed by an air flow F parallel to the direction X and going from the front towards the rear of the vehicle 10. This direction more particularly to a longitudinal direction 22 through which the air flow F is intended to enter the cooling module 22.
  • the rear corresponds to the rear of the motor vehicle 10 or to the face of the cooling module 22 through which the flow The air F is intended to exit from the cooling module 22.
  • the cooling module 22 essentially comprises a housing or fairing 40 forming an internal channel between an upstream end 40a and a downstream end 40b opposite each other. Inside said fairing 40 is arranged at least one heat exchanger 24, 26, 28. This internal channel is preferably oriented parallel to the longitudinal direction X so that the upstream end 40a is oriented towards the front of the vehicle 10 facing the cooling bay 18 and so that the downstream end 40b is oriented towards the rear of the vehicle 10.
  • the cooling module 22 comprises three heat exchangers 24, 26, 28 grouped at the within a set of heat exchangers 23. It could however include more or less depending on the desired configuration.
  • a first heat exchanger 24 can for example be configured to release heat energy from the air flow F.
  • This first heat exchanger 24 can more particularly be a condenser connected to a cooling circuit (not shown). , for example in order to cool the batteries of the vehicle 10.
  • This cooling circuit can for example be an air conditioning circuit capable of cooling the batteries as well as an internal air flow intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • a second heat exchanger 26 can also be configured to release heat energy into the air flow F.
  • This second heat exchanger 26 can more particularly be a radiator connected to a thermal management circuit (not shown ) of electrical elements such as the electric motor 12.
  • the first heat exchanger 24 generally being a condenser of an air conditioning circuit, the latter needs the air flow F to be as “fresh” as possible in air conditioning mode.
  • the second heat exchanger 26 is preferably arranged downstream of the first heat exchanger 24 in the longitudinal direction arranged upstream of the first heat exchanger 24.
  • the third heat exchanger 28 can also be configured to release heat energy into the air flow.
  • This third heat exchanger 28 can more particularly be a radiator connected to a thermal management circuit (not shown), which can be distinct from that connected to the second heat exchanger 26, for electrical elements such as power electronics. It is also entirely possible to imagine that the second 26 and the third 28 heat exchangers are connected to the same thermal management circuit, for example connected in parallel to each other.
  • the second heat exchanger 26 is arranged downstream of the first heat exchanger 24 while the third heat exchanger 28 is arranged upstream of the first heat exchanger 24.
  • D other configurations can nevertheless be envisaged such as for example the second 26 and three th 28 heat exchangers both arranged downstream or upstream of the first heat exchanger 24.
  • each of the heat exchangers 24, 26, 28 has a general parallelepiped shape determined by a length, a thickness and a height.
  • the length extends along the Y direction, the thickness along the X direction and the height in the Z direction.
  • the heat exchangers 24, 26, 28 then extend along a general plane parallel to the direction vertical Z and the lateral direction Y. This general plane is preferably perpendicular to the longitudinal direction X of the cooling module 22.
  • the cooling module 22 also includes a first collector housing 41 arranged downstream of the set of heat exchangers 23 in the direction of circulation of the air flow.
  • This first collector box 41 includes an outlet 22b of the air flow F.
  • This first collector box 41 thus makes it possible to recover the air flow F passing through the set of heat exchangers 23 and to direct this air flow F towards exit 22b.
  • the first collector box 41 can come as one piece with the fairing 40 or be an insert fixed to the downstream end 40b of said fairing 40.
  • the collector housing 41 comprises one or more side walls 411, 412 and 413 which extend in the extension of the internal conduit of the fairing 40.
  • the internal conduit of the fairing 40 has a general parallelepiped shape
  • the upstream part of the collector housing 41 extending the internal conduit of the fairing 40 also has a general parallelepiped shape.
  • the collector housing 41 more particularly comprises an upper side wall 411 and a lower side wall 412 which each extend in a plane substantially parallel to that generated by the axes X and Y.
  • the upper side wall 411 and the side wall lower 412 are located opposite each other.
  • the collector housing 41 also comprises two transverse side walls 413 which each extend in a plane substantially parallel to that generated by the axes X and Z.
  • the two transverse side walls 413 serve as a junction between the upper side wall 411 and the side wall lower 412, the transverse side walls 413 are located opposite each other.
  • upper and lower we mean here an orientation in the direction Z.
  • a so-called upper element will be closer to the roof of the vehicle 10 and a so-called lower element will be closer to the ground.
  • the distance along the direction Z between the upper side wall 411 and the lower side wall 412 is in particular equal to or greater than the individual height of one of the heat exchangers 24, 26, 28.
  • the The gap in the Y direction between the transverse side walls 413 is for example equal to or greater than the individual length of the heat exchangers 24, 26, 28.
  • the internal conduit of the fairing 40 and the collector housing 41 may have a section of shape different from that of a quadrilateral.
  • This section can in particular take the form of a hexagon (in this case the fairing 40 and the collector box 41 respectively comprise six side walls), of an octagon (in this case the fairing 40 and the collector box 41 respectively comprise eight side walls) or even a circular shape (in this case the fairing 40 and the collector housing 41 are cylindrical in shape and each have a single side wall which forms the mantle of the cylinder).
  • the section depends mainly on the geometry of at least one heat exchanger 24, 26, 28 arranged in the internal conduit of the fairing 40.
  • the cooling module 22, more precisely the collector housing 41 also includes at least one fan tangential, also called tangential turbomachine 30 configured so as to generate the air flow F passing through the set of heat exchangers 23.
  • This tangential turbomachine 30 is arranged in the collector housing 41 such that the transverse side walls 413 of the collector housing 41 are substantially perpendicular to the axis of rotation A of the turbine 32, as illustrated more particularly in Figure 3.
  • the transverse side walls 413 are located more particularly on either side of the ends of the turbomachine 30.
  • the tangential turbomachine 30 comprises a rotor or turbine 32 of substantially cylindrical shape.
  • the turbine 32 advantageously comprises several stages of blades (or blades), visible in Figures 3 to 9.
  • the turbine 32 is rotatably mounted around an axis of rotation A which is for example parallel to the direction Y.
  • the diameter of the turbine 32 is for example between 35 mm and 200 mm to limit its size.
  • the tangential turbomachine 30 is thus compact.
  • the tangential turbomachine 30 can also include a motor 31 (visible in Figures 2 to 5) configured to rotate the turbine 32.
  • the motor 31 is for example adapted to drive the turbine 32 in rotation, at a speed comprised between 200 rpm and 14,000 rpm. This makes it possible in particular to limit the noise generated by the tangential turbomachine 30.
  • the tangential turbomachine 30 is in a high position, particularly in the upper third of the collector housing 41, preferably in the upper quarter of the collector housing 4L. This makes it possible in particular to protect the tangential turbomachine 30 in the event of submersion and/or to limit the size of the cooling module 22 in its lower part.
  • the air outlet 22b of the air flow F is preferably oriented towards the lower part of the cooling module 22.
  • the tangential turbomachine 30 is in a low position, particularly in the lower third of the collector housing 4L. This would make it possible to limit the size of the cooling module 22 in its upper part.
  • the air outlet 22b of the air flow will preferably be oriented towards the upper part of the cooling module 22.
  • the tangential turbomachine 30 can be in a middle position, in particular in the middle third of the height of the first collector box 41, for example for reasons of integration of the cooling module 22 into its environment. These alternatives are not illustrated.
  • the turbine 32 is in particular arranged in the center of a volute 44 configured to guide the air flow F towards the air outlet 22b.
  • the volute 44 thus comprises a curved external wall 440 formed by the upper side wall 411 or lower 412 depending on the position of the tur- botangential machine 30 and the orientation of the air outlet 22b. Indeed, if the tangential turbomachine 30 is in the high position as illustrated in Figures 2 to 9, the curved external wall 440 will then be the upper side wall 411 of the collector housing 41 and the air outlet 22b will be oriented downwards, that is to say towards the ground in the mounted state within the vehicle.
  • the curved external wall 440 will then be the lower side wall 412 of the collector housing 41 and the air outlet 22b will be oriented upwards, i.e. that is to say towards the roof of the vehicle in the mounted state within the vehicle.
  • the collector housing 41 comprises, arranged opposite the downstream end 40b of the fairing 40, a wall 46 for guiding the air flow F towards the air outlet 22b.
  • the guide wall 46 more particularly comprises an upstream edge 451 (visible in the sectional view figures 6 to 9) making it possible to delimit the air outlet 22b of the air flow F in a complementary manner with the volute 44.
  • edge upstream 451 here we mean the edge of the air outlet 22b closest to the downstream end 40b of the fairing 40.
  • the guide wall 46 can in particular be inclined relative to a plane PI oriented perpendicular to the longitudinal direction illustrated in particular in Figures 8 and 9.
  • the angle a is for example between 10° and 23°. The inclination of the guide wall 46 allows better circulation of the air flow F within the collector box 41 and limits pressure losses.
  • the guide wall 46 may comprise at least one opening 01.
  • the collector housing 41 also comprises at least one curtain 461 sliding and movable between a closed position in which the at least an opening 01 is closed (visible in Figures 3, 4 and 6) and an opening position in which the at least one opening 01 is cleared so as to allow the air flow F to pass (visible in Figures 5 and 7 ).
  • the guide wall 46 may in particular comprise one or more openings 01.
  • collector box 41 may comprise one or more sliding curtains 461 dedicated to or common to these openings 01.
  • a sliding curtain 461 in order to close or clear at least one opening 03 makes it possible to increase the size of the opening 03 compared to other solutions such as shutter shutters. and thus increases the transparency of the collector box 41 and therefore of the cooling module 22 to the air flow F when the vehicle 10 is moving and the curtain 461 is in the open position.
  • the use of a curtain 461 also makes it possible to reduce load losses and turbulence when the curtain 461 is in its closed position and the tangential turbomachine 30 is in operation. In fact, a curtain 461 allows the guide wall 46 to have a smoother surface than if it had shutters.
  • the at least one curtain 461 can in particular slide in a direction perpendicular to the transverse axis Y of the collector housing 41, as illustrated in Figures 3 to 8. It is however entirely possible to imagine a mode of particular achievement in which the least one sliding curtain 461 can slide in another direction, for example transversely, parallel to the transverse axis Y.
  • At least one sliding curtain 461 may in particular comprise a winding axis 463 around which said curtain 461 winds in order to move from its closed position to its open position and Conversely.
  • the winding axis 463 is in particular fixed to the collector box 41.
  • the winding axis 463 can in particular be motorized.
  • the winding axis 463 can in particular be arranged on the guide wall 46 on the air outlet side 22b, more particularly close to its upstream edge 451.
  • the transverse side walls 413 can also include openings 02 as well as at least one pivoting flap 470 per opening 02, illustrated in Figures 3 to 8.
  • This at least one pivoting flap 470 makes it possible to open or close the at least one opening 02. More particularly, said at least one pivoting flap 470 is pivotally mounted between an open position and a closed position of said opening 02.
  • the at least one flap 470 is mounted on an external face of the transverse side wall 413 so as to open towards the outside of the collector housing 4L
  • Each transverse side wall 413 may comprise one or more openings 02.
  • the cooling module 22 may comprise one or more pivoting flaps 470.
  • pivoting flaps 470 mounted on the transverse side walls 413. that there are openings 02.
  • the number of pivoting shutters 470 amounts to three.
  • the at least one flap 470 is for example mounted to pivot around a pivot axis which extends horizontally in the mounted state within the motor vehicle 10 and according to the plane formed by the transverse side walls 413.
  • the at least one pivoting shutter 470 can take the form of a flag shutter or a butterfly shutter.
  • the at least one pivoting flap 470 can also be “free” or “passive” in the sense that only gravity brings and maintains the pivoting flap 470 in its closed position.
  • the cooling module 22 does not include any mechanical part or control device configured to actively control the opening and/or closing of the pivoting shutter 470.
  • the pivot axis of the pivoting shutter 470 is then arranged on one side upper of the opening 02 so as to passively fall back into the closed position.
  • the pivoting flap 470 is therefore always subject to gravity, but when the motor vehicle 10 is traveling at a sufficiently high speed, the air flow F passing through the cooling module 22 can exert pressure on the pivoting flap 470 so as to move it from its closed position to its open position. In this case, the air flow F passes through the opening 02 of the transverse side walls 413.
  • the upper side wall 411 or lower 412 opposite the curved outer wall 440 of the volute 44 may also include at least one opening 03.
  • the at least one opening 03 is arranged on the lower side wall 412 because the volute 44 and the turbomachine tangential 30 are in the high position and that the curved outer wall 440 of the volute 44 is formed by the upper side wall 411.
  • the upper side wall 411 or lower 412 opposite that forming the curved outer wall 440 of the volute 44 is more particularly contiguous to the guide wall 46, in particular opposite its upstream edge 451.
  • This at least one opening 03 can be closed by at least one sliding curtain 461 when the latter is in its closed position.
  • the at least one opening 03 can be released by the at least sliding curtain 461 when the latter is in its open position.
  • the upper side wall 411 or lower 412 opposite the curved outer wall 440 of the volute 44 may include one or more openings 03.
  • the collector housing 41 may include one or more sliding curtains 461 dedicated to or common to these openings 03.
  • the at least one curtain 461 can be common to the guide wall 46 and to the upper side wall 411 or lower 412 opposite that forming the curved outer wall 440 of the volute 44.
  • the same curtain 461 jointly closes or clears the at least one opening 01 of the guide wall 46 and the at least one opening 03 of the upper side wall 411 or lower 412 opposite that forming the outer wall of the volute 44.
  • a winding axis 462 can in particular be arranged on the upper side wall 411 or lower side wall 412 opposite that forming the external wall of the volute 44, opposite its contiguity with the guide wall 46, as illustrated in Figure 8.
  • This winding axis 462 can be connected to at least one specific curtain 461 to close or clear the at least one opening 03 of the upper side wall 411 or lower 412 opposite that forming the external wall of the volute 44 or for at least one curtain 461 common to the guide wall 46 and to the upper side wall 411 or lower 412 opposite that forming the curved outer wall 440 of the volute 44.
  • the collector box 41 can include side rails 462 for guiding at least one curtain 461.
  • These side rails 462 can in particular be arranged on the sides openings 01, 03 and the edges of the at least one curtain 461 can be inserted at least partially into these side rails 462 to be guided and reduce the risks of swaying and blocking.
  • the volute 44 and more particularly its curved external wall 440 can comprise at least one opening 04 as well as at least one closing device 43 of said opening 04.
  • the curved outer wall 440 is formed by the upper wall 411 of the collector housing 41 because the volute 44 is in the high position.
  • the shutter device 43 is movable between an open position in which the air flow F can pass through the opening 04 and a closed position in which the shutter device 43 obstructs said opening 04.
  • the shutter device 43 comprises a pivoting flap 490 comprising a pivot axis disposed on one of the sides of the opening 04 of the curved external wall 440.
  • the pivoting shutter 490 can thus be a flag type shutter.
  • the pivot axis of the pivoting flap 490 can in particular be arranged on an upper side of the opening 04.
  • upper we mean here a side of the opening 04 placed on the top of the latter, this is that is to say the closest to the roof of the vehicle 10 in the assembled state.
  • This positioning of the pivot axis of the pivoting shutter 490 allows the latter to be “free” or “passive” in the sense that only gravity brings and maintains the pivoting shutter 490 in its closed position.
  • the cooling module 22 does not include any mechanical part or control device configured to actively control the opening and/or closing of at least one pivoting shutter 490.
  • the pivoting shutter 490 is therefore always subject to gravity, but when the motor vehicle 10 is traveling at a sufficiently high speed, the air flow F passing through the cooling module 22 can exert pressure on the pivoting flap 490 so as to move the latter from its closed position to its position d 'opening. In this case, the air flow F passes through the opening 04 of the curved external wall 440.
  • the curved outer wall 440 has three lines along the Y axis each comprising four openings 04. On these three lines only the openings 04 closest to the motor 31 are represented with a pivoting shutter 490.
  • the pivoting flap 490 may in particular comprise an internal wall of curved shape so as to match the curvature of the curved external wall 440 in the closed position. This makes it possible in particular to present an internal surface of the volute 44 as smooth as possible in order to facilitate the circulation of the air flow F when the tangential turbomachine 30 is in operation and the pivoting flaps 490 are in the closed position, as illustrated in Figure 6.
  • the shutter device 43 may include an extension 441 projecting from the curved outer wall 440 towards the outside of the collector housing 41 and at least partially surrounding the opening 04.
  • This extension 441 may in particular comprise an upper wall 441a extending an upper side of the opening 04 and two side walls extending the lateral sides of the opening 04.
  • the extension 441 more particularly extends the opening 04 towards an exit of air.
  • This air outlet can in particular be flat in order to cooperate with the shutter device 43.
  • the shutter device 43 comprises a pivoting flap 490' around a pivot axis arranged on said extension 441 so as to close its air outlet in the closed position and open outwards in the open position.
  • the pivot axis of the pivoting flap 490' can in particular be arranged on the upper wall 441a of the extension 441.
  • upper we mean here a wall of the extension 441 placed on the top of the latter, c that is to say the closest to the roof of the vehicle 10 in the assembled state.
  • This positioning of the pivot axis of the pivoting shutter 490' allows this last to be “free” or “passive” in the sense that only gravity brings and maintains the pivoting shutter 490 'in its closed position.
  • the cooling module 22 does not include any mechanical part or control device configured to actively control the opening and/or closing of the pivoting shutter 490'.
  • the pivoting flap 490' is therefore always subject to gravity, but when the motor vehicle 10 is traveling at a sufficiently high speed, the air flow F passing through the cooling module 22 can exert pressure on the pivoting flap 490' so to move it from its closed position to its open position. In this case, the air flow F passes through the opening 04 of the curved external wall 440.
  • the shutter device(s) 43 may in particular have a lower height at a maximum height of the curved outer wall. This makes it possible to limit the general size of the cooling module 22 within the motor vehicle.
  • the openings 04 and/or the shutter devices 43 may include stops (not shown) limiting the travel of the shutter device 43 in the open position.
  • the closing of the opening 04 can in particular be watertight.
  • the collector box 41 may include a sealing means between the opening 04 and the pivoting flap 490, 490' in the closed position.
  • This sealing means can for example be a seal (not shown) placed on the pivoting flap 490, 490' at the level of its contact surface with the sides of the opening 04 according to the first embodiment of Figures 4 to 7 or its contact surface with the extension 441 according to the second embodiment of Figures 9 and 10.
  • the sealing means can be arranged not on the flap 490, 490' but directly on the sides of the opening 04 according to the first embodiment or on the sides of the air outlet of the extension 441 according to the second embodiment.
  • a sliding curtain 461 in order to close or clear at least one opening 03 makes it possible to increase the size of the opening 03 compared to other solutions such as as shutter flaps and thus increases the transparency of the collector box 41 and therefore of the cooling module 22 to the air flow F when the vehicle 10 is moving and the curtain 461 is in the open position.
  • the use of a curtain 461 also makes it possible to reduce load losses and turbulence when the curtain 461 is in its closed position and the tangential turbomachine 30 is in operation.
  • a curtain 461 allows the guide wall 46 to have a smoother surface than if it had shutters.

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Abstract

Boîtier colleteur (41) pour module de refroidissement (22) d'un véhicule automobile (10) électrique ou hybride, ledit boîtier collecteur (41) et étant destiné à être traversé par un flux d'air (F), ledit boîtier collecteur (41) une turbomachine tangentielle (30) configurée pour générer le flux d'air (F), le boîtier collecteur (41) comprenant en outre: - au moins une paroi latérale (411, 412, 413) formant un conduit dans lequel le flux d'air (F) est destiné à circuler, - une volute (44) configurée pour guider le flux d'air (F) vers la sortie d'air (22b) et au sein de laquelle la turbo turbomachine tangentielle (30) est disposée, et - une paroi de guidage (46) du flux d'air (F) vers la sortie d'air (22b) et comportant au moins une ouverture (O1), le boîtier collecteur (41) comportant au moins un rideau (461) coulissant et mobile entre une position de fermeture dans laquelle l'au moins une ouverture (O1) est obturée et une position d'ouverture dans laquelle l'au moins une ouverture (O1) est dégagée de sorte à laisser passer le flux d'air (F).

Description

Boîtier collecteur pour module de refroidissement d’un véhicule automobile électrique ou hybride à turbomachine tangentielle
[0001] L’invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride, à turbomachine tangentielle, et plus particulièrement à un boîtier collecteur d’un tel module de refroidissement.
[0002] Un module de refroidissement (ou module d’échange de chaleur) d’un véhicule automobile comporte classiquement au moins un échangeur de chaleur et un dispositif de ventilation adapté à générer un flux d’air au contact du au moins un échangeur de chaleur. Ce dispositif de ventilation se présente par exemple sous la forme d’une turbomachine tangentielle disposée au sein d’une volute d’un boîtier collecteur du module de refroidissement. Cette turbomachine tangentielle permet notamment de générer un flux d’air au contact du ou des échangeurs de chaleur, en particulier lorsque le véhicule est à l’arrêt ou lorsqu’il se déplace à faible vitesse.
[0003] En roulage, une vitesse élevée du véhicule peut suffire à créer le flux d’air sans aide de la turbomachine tangentielle. Cependant, la forme de la volute peut faire obstacle au flux d’air traversant le module de refroidissement et plus particulièrement le boîtier collecteur, augmentant ainsi fortement les pertes de charges, ce qui peut nuire au bon fonctionnement des échangeurs thermique et potentiellement dégrader l’ aérodynamisme du véhicule automobile. Afin de remédier à cet inconvénient, le module de refroidissement peut comporter, en plus de la sortie d’air de la turbomachine tangentielle, au moins une autre ouverture située au niveau d’une face arrière du module de refroidissement, cette face arrière étant juxtaposée à la sortie d’air de la turbomachine tangentielle. Ainsi, lorsque le véhicule est en roulage et a atteint une vitesse de déplacement suffisante, cette ou ces ouvertures permettent de laisser passer le flux d’air et de contourner (de l’anglais « by-pass ») la turbomachine tangentielle.
[0004] Le module de refroidissement peut par ailleurs comporter au moins un dispositif d’obturation permettant d’obstruer la ou les ouvertures supplémentaires. Ce dispositif d’obturation peut notamment présenter un ou plusieurs volets configurés pour pivoter entre une position dite d’ouverture et une position dite de fermeture, ce qui permet de réguler le flux d’air évacué par la ou les ouvertures supplémentaires le cas échéant.
[0005] Cependant, l’espace disponible au sein du véhicule automobile pour l’agencement du module de refroidissement est relativement restreint. Ainsi, l’équipement disposé autour du module de refroidissement, tel que le moteur électrique du véhicule électrique ou hybride, peut former un potentiel obstacle au flux d’air et/ou aux volets du dispositif d’obturation, notamment dans le cas où la ou les ouvertures supplémentaires et le ou les dispositifs d’obturation qui y sont associés sont agencés sur la face arrière du boîtier collecteur. Il convient donc d’optimiser l’emplacement de cette ou ces ouvertures d’évacuation du flux d’air en fonction de l’agencement prévu pour les potentiels obstacles et de l’espace disponible autour du boîtier collecteur tout en privilégiant une conception compacte de celui-ci.
[0006] Le but de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un boîtier collecteur amélioré permettant d’évacuer le flux d’air en roulage tout en optimisant l’espace disponible.
[0007] La présente invention concerne donc un boîtier colleteur pour module de refroidissement d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit boîtier collecteur et étant destiné à être traversé par un flux d’air, ledit boîtier collecteur une turbomachine tangentielle configurée pour générer le flux d’air, le boîtier collecteur comprenant en outre:
- au moins une paroi latérale formant un conduit dans lequel le flux d’ air est destiné à circuler,
- une volute configurée pour guider le flux d’air vers la sortie d’air et au sein de laquelle la turbo turbomachine tangentielle est disposée, et
- une paroi de guidage du flux d’air vers la sortie d’air et comportant au moins une ouverture, le boîtier collecteur comportant au moins un rideau coulissant et mobile entre une position de fermeture dans laquelle l’au moins une ouverture est obturée et une position d’ouverture dans laquelle l’au moins une ouverture est dégagée de sorte à laisser passer le flux d’air.
[0008] Selon un aspect de l’invention, le boîtier collecteur comporte une paroi latérale supérieure et une paroi latérale inférieure, opposée à la paroi latérale supérieure, la paroi latérale supérieure ou inférieure formant une paroi externe courbe de la volute, la paroi latérale supérieure ou inférieure opposée à celle formant la paroi externe courbe de la volute étant contiguë de la paroi de guidage et comportant au moins une ouverture, ladite au moins une ouverture étant obturée par au moins un rideau coulissant dans sa position de fermeture et ladite au moins une ouverture étant dégagée par le rideau coulissant dans sa position d’ouverture.
[0009] Selon un autre aspect de l’invention, l’au moins un rideau est commun à la paroi de guidage et à la paroi latérale supérieure ou inférieure opposée à celle formant la paroi externe courbe de la volute.
[0010] Selon un autre aspect de l’invention, l’au moins un rideau coulisse selon une direction perpendiculaire à l’axe transversal dudit boîtier collecteur.
[0011] Selon un autre aspect de l’invention, l’au moins un rideau coulissant comporte un axe d’enroulement autour duquel ledit rideau s’enroule, ledit axe d’enroulement étant fixé au boitier collecteur.
[0012] Selon un autre aspect de l’invention, l’axe d’enroulement est motorisé.
[0013] Selon un autre aspect de l’invention, l’axe d’enroulement est disposé sur la paroi de guidage côté sortie d’air.
[0014] Selon un autre aspect de l’invention, l’axe d’enroulement est disposé sur la paroi latérale supérieure ou inférieure opposée à celle formant la paroi externe de la volute, à l’opposé de sa contiguïté avec la paroi de guidage. [0015] Selon un autre aspect de l’invention, le boîtier colleteur comporte des rails latéraux de guidage du au moins un rideau.
[0016] La présente invention concerne également un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride, ledit module de refroidissement étant destiné à être traversé par un flux d’air et comportant :
- un carénage formant un conduit interne suivant une direction longitudinale du module de refroidissement à l’intérieur duquel est disposé au moins un échangeur de chaleur destiné à être traversé par le flux d’ air, et
- un boîtier colleteur tel que décrit précédemment, ledit boîtier colleteur étant disposé en aval du carénage suivant la direction longitudinale.
[0017] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
[0018] [Fig 1] la figure 1 montre une représentation schématique de l’avant d’un véhicule automobile en vue de côté,
[0019] [Fig 2] la figure 2 montre une représentation schématique en perspective et en coupe partielle de l’avant d’un véhicule automobile et d’un module de refroidissement selon un premier mode de réalisation,
[0020] [Fig 3] la figure 3 montre une représentation schématique en perspective de la face interne d’un boîtier collecteur d’un module de refroidissement,
[0021] [Fig 4] la figure 4 montre une représentation schématique en perspective de la face arrière d’un boîtier collecteur de la figure 3 selon un premier mode de réalisation et selon une position de fermeture des volets,
[0022] [Fig 5] la figure 5 montre une représentation schématique en perspective de la face arrière d’un boîtier collecteur de la figure 3 selon un premier mode de réalisation et selon une position d’ouverture des volets,
[0023] [Fig 6] la figure 6 montre une représentation schématique en coupe du boîtier collecteur de la figure 4 selon la position de fermeture des volets et selon un premier mode de réalisation,
[0024] [Fig 7] la figure 7 montre une représentation schématique en coupe du boîtier collecteur de la figure 6 selon la position d’ouverture des volets,
[0025] [Fig 8] la figure 8 montre une représentation schématique en coupe du boîtier collecteur de la figure 4 selon la position de fermeture des volets et selon un deuxième mode de réalisation,
[0026] [Fig 9] la figure 9 montre une représentation schématique en coupe de la face arrière d’un boîtier collecteur selon un deuxième mode de réalisation et selon une position de fermeture des volets,
[0027] [Fig 10] la figure 10 montre une représentation schématique en coupe de la face arrière d’un boîtier collecteur selon un deuxième mode de réalisation et selon une position d’ouverture des volets.
[0028] Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de réfé- rence. [0029] Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
[0030] Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
[0031] Dans la présente description, on entend par « amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d’un flux d’air. A contrario, on entend par « aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation d’un flux ou d’un fluide.
[0032] Sur les figures 1 à 9, est représenté un trièdre XYZ afin de définir l’orientation des différents éléments les uns des autres. Une première direction, notée X, correspond à une direction longitudinale du véhicule. Elle correspond également à l’inverse de la direction d’avancement du véhicule. Une deuxième direction, notée Y, est une direction latérale ou transversale. Enfin, une troisième direction, notée Z, est verticale. Les directions, X, Y, Z sont orthogonales deux à deux.
[0033] Sur les figures 1 et 2, le module de refroidissement selon la présente invention est illustré dans une position fonctionnelle, c’est-à-dire quand il est disposé au sein d’un véhicule automobile.
[0034] La figure 1 illustre de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 électrique ou hybride pouvant comporter un moteur électrique 12. Le véhicule 10 comporte notamment une carrosserie 14 et un pare-chocs 16 portés par un châssis (non représenté) du véhicule automobile 10. La carrosserie 14 définit une baie de refroidissement 18, c'est- à-dire une ouverture à travers la carrosserie 14. La baie de refroidissement 18 est ici unique. Cette baie de refroidissement 18 se trouve de préférence en partie basse de la face avant 14a de la carrosserie 14. Dans l’exemple illustré, la baie de refroidissement 18 est située sous le pare-chocs 16. Une grille 20 peut être disposée dans la baie de refroidissement 18 pour éviter que des projectiles puissent traverser la baie de refroidissement 18. Un module de refroidissement 22 est disposé en vis-à-vis de la baie de refroidissement 18. La grille 20 permet notamment de protéger ce module de refroidissement 22.
[0035] Comme le montre la figure 2, le module de refroidissement 22 est destiné à être traversé par un flux d’air F parallèle à la direction X et allant de l’avant vers l’arrière du véhicule 10. Cette direction X correspond plus particulièrement à une direction longitudinale X allant de l’avant vers l’arrière du module de refroidissement 22. L’avant correspond à l’avant du véhicule automobile 10 à l’état monté ou alors à la face du module de refroidissement 22 par laquelle le flux d’air F est destiné à entrer dans le module de refroidissement 22. L’arrière correspond quant à lui à l’arrière du véhicule automobile 10 ou alors à la face du module de refroidissement 22 par laquelle le flux d’air F est destiné à ressortir du module de refroidissement 22.
[0036] Le module de refroidissement 22 comporte essentiellement un boîtier ou carénage 40 formant un canal interne entre une extrémité amont 40a et une extrémité aval 40b opposées l’une à l’autre. A l’intérieur dudit carénage 40 est disposé au moins un échangeur de chaleur 24, 26, 28. Ce canal interne est de préférence orienté parallèlement à la direction longitudinale X de sorte que l’extrémité amont 40a est orientée vers l’avant du véhicule 10 en regard de la baie de refroidissement 18 et de sorte que l’extrémité aval 40b est orientée vers l’arrière du véhicule 10. Sur la figure 2, le module de refroidissement 22 comprend trois échangeurs de chaleur 24, 26, 28 regroupés au sein d’un ensemble d’échangeurs de chaleur 23. Il pourrait toutefois en comporter plus ou moins suivant la configuration souhaitée.
[0037] Un premier échangeur de chaleur 24 peut par exemple être configuré pour relâcher de l’énergie calorifique du flux d’air F. Ce premier échangeur de chaleur 24 peut plus particulièrement être un condenseur connecté à un circuit de refroidissement (non représenté), par exemple afin de refroidir les batteries du véhicule 10. Ce circuit de refroidissement peut par exemple être un circuit de climatisation apte à refroidir les batteries ainsi qu’un flux d’air interne à destination de l’habitacle du véhicule automobile.
[0038] Un deuxième échangeur de chaleur 26 peut également être configuré pour relâcher de l’énergie calorifique dans le flux d’air F. Ce deuxième échangeur de chaleur 26 peut plus particulièrement être un radiateur connecté à un circuit de gestion thermique (non représenté) d’éléments électriques tel que le moteur électrique 12.
[0039] Le premier échangeur de chaleur 24 étant généralement un condenseur d’un circuit de climatisation, ce dernier a besoin que le flux d’air F soit le plus « frais » possible en mode climatisation. Pour cela, le deuxième échangeur de chaleur 26 est de préférence disposé en aval du premier échangeur de chaleur 24 selon la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Il est néanmoins tout à fait possible d’imaginer que le deuxième échangeur de chaleur 26 soit disposé en amont du premier échangeur de chaleur 24.
[0040] Le troisième échangeur de chaleur 28 peut lui aussi être configuré pour relâcher de l’énergie calorifique dans le flux d’air. Ce troisième échangeur de chaleur 28 peut plus particulièrement être un radiateur connecté à un circuit de gestion thermique (non représenté), pouvant être distinct de celui connecté au deuxième échangeur de chaleur 26, pour des éléments électriques tel que l’électronique de puissance. Il est également tout à fait possible d’imaginer que le deuxième 26 et le troisième 28 échangeurs de chaleur soient connectés à un même circuit de gestion thermique, par exemple connectés en parallèle l’un de l’autre.
[0041] Toujours selon l’exemple illustré à la figure 2, le deuxième échangeur de chaleur 26 est disposé en aval du premier échangeur de chaleur 24 tandis que le troisième échangeur de chaleur 28 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 24. D’autres configurations peuvent néanmoins être envisageables comme par exemple les deuxième 26 et troi- sième 28 échangeurs de chaleur disposés tous deux en aval ou en amont du premier échangeur de chaleur 24.
[0042] Sur le mode de réalisation illustré à la figure 2, chacun des échangeurs de chaleur 24, 26, 28 présente une forme générale parallélépipédique déterminée par une longueur, une épaisseur et une hauteur. La longueur s’étend le long de la direction Y, l’épaisseur le long de la direction X et la hauteur dans la direction Z. Les échangeurs de chaleur 24, 26, 28 s’étendent alors selon un plan général parallèle à la direction verticale Z et la direction latérale Y. Ce plan général est de préférence perpendiculaire à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22.
[0043] Le module de refroidissement 22 comporte également un premier boîtier collecteur 41 disposé en aval de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 dans le sens de circulation du flux d’air. Ce premier boîtier collecteur 41 comporte une sortie 22b du flux d’air F. Ce premier boîtier collecteur 41 permet ainsi de récupérer le flux d’air F traversant l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 et d’orienter ce flux d’air F vers la sortie 22b. Le premier boîtier collecteur 41 peut venir de matière avec le carénage 40 ou bien être une pièce rapportée fixée à l’extrémité aval 40b dudit carénage 40.
[0044] Le boîtier collecteur 41 comprend une ou plusieurs parois latérales 411, 412 et 413 qui s’étendent dans le prolongement du conduit interne du carénage 40. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, le conduit interne du carénage 40 a une forme générale parallélépipédique, la partie amont du boîtier collecteur 41 prolongeant le conduit interne du carénage 40 a lui également une forme générale parallélépipédique.
[0045] Le boîtier collecteur 41 comprend plus particulièrement une paroi latérale supérieure 411 et une paroi latérale inférieure 412 qui s’étendent chacune dans un plan sensiblement parallèle à celui généré par les axes X et Y. La paroi latérale supérieure 411 et la paroi latérale inférieure 412 se situent en vis-à-vis l’une de l’autre. Le boîtier collecteur 41 comprend également deux parois latérales transversales 413 qui s’étendent chacune dans un plan sensiblement parallèle à celui généré par les axes X et Z. Les deux parois latérales transversales 413 servent de jonction entre la paroi latérale supérieure 411 et la paroi latérale inférieure 412, les parois latérales transversales 413 se situent en vis-à-vis l’une de l’autre.
[0046] Par supérieur et inférieur, on entend ici une orientation selon la direction Z. Un élément dit supérieur sera plus proche du toit du véhicule 10 et un élément dit inférieur sera plus proche du sol.
[0047] L’écart suivant la direction Z entre la paroi latérale supérieure 411 et la paroi latérale inférieure 412 est notamment égal ou supérieur à la hauteur individuelle de l’un des échangeurs de chaleur 24, 26, 28. De manière similaire, l’écart suivant la direction Y entre les parois latérales transversales 413 est par exemple égal ou supérieure à la longueur individuelle des échangeurs de chaleur 24, 26, 28.
[0048] Selon des modes de réalisation non illustrés sur les figures, le conduit interne du carénage 40 et le boîtier collecteur 41 peuvent avoir une section de forme différente de celle d’un quadrilatère. Cette section peut notamment prendre la forme d’un hexagone (dans ce cas le carénage 40 et le boîtier collecteur 41 comportent respectivement six parois latérales), d’un octogone (dans ce cas le carénage 40 et le boîtier collecteur 41 comportent respectivement huit parois latérales) ou encore une forme circulaire (dans ce cas le carénage 40 et le boîtier collecteur 41 sont de forme cylindrique et comportent chacun une seule paroi latérale qui forme le manteau du cylindre). La section dépend principalement de la géométrie du au moins un échangeur de chaleur 24, 26, 28 disposé dans le conduit interne du carénage 40. [0049] Le module de refroidissement 22, plus précisément le boîtier collecteur 41, comprend également au moins un ventilateur tangentiel, aussi nommé turbomachine tangentielle 30 configuré de sorte à générer le flux d’air F traversant l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23. Cette turbomachine tangentielle 30 est disposée dans le boîtier collecteur 41 de telle sorte que les parois latérales transversales 413 du boîtier collecteur 41 sont sensiblement perpendiculaires à l’axe de rotation A de la turbine 32, comme illustré plus particulièrement sur la figure 3. Les parois latérales transversales 413 se situent plus particulièrement de part et d’autre des extrémités de la turbomachine 30.
[0050] La turbomachine tangentielle 30 comprend un rotor ou turbine 32 de forme sensiblement cylindrique. La turbine 32 comporte avantageusement plusieurs étages de pales (ou aubes), visibles sur les figures 3 à 9. La turbine 32 est montée rotative autour d’un axe de rotation A qui est par exemple parallèle à la direction Y. Le diamètre de la turbine 32 est par exemple compris entre 35 mm et 200 mm pour limiter sa taille. La turbomachine tangentielle 30 est ainsi compacte.
[0051] La turbomachine tangentielle 30 peut également comporter un moteur 31 (visible sur les figures 2 à 5) configuré pour mettre en rotation la turbine 32. Le moteur 31 est par exemple adapté à entraîner la turbine 32 en rotation, à une vitesse comprise entre 200 tour/min et 14 000 tour/min. Ceci permet notamment de limiter le bruit généré par la turbomachine tangentielle 30.
[0052] Dans les exemples illustrés sur les figures 2 à 10, la turbomachine tangentielle 30 est dans une position haute, notamment dans le tiers supérieur du boîtier collecteur 41, de manière préférée dans le quart supérieur du boîtier collecteur 4L Ceci permet notamment de protéger la turbomachine tangentielle 30 en cas de submersion et/ou de limiter l’encombrement du module de refroidissement 22 dans sa partie inférieure. Dans ce cas de figure, la sortie d’air 22b du flux d’air F est préférentiellement orientée vers la partie inférieure du module de refroidissement 22.
[0053] Il est néanmoins possible d’imaginer que la turbomachine tangentielle 30 soit dans une position basse, notamment dans le tiers inférieur du boîtier collecteur 4L Cela permettrait de limiter l’encombrement du module de refroidissement 22 dans sa partie haute. Dans ce cas de figure, la sortie d’air 22b du flux d’air sera préférentiellement orientée vers la partie supérieure du module de refroidissement 22. Alternativement, la turbomachine tangentielle 30 peut être dans une position médiane, notamment dans le tiers médian de la hauteur du premier boîtier collecteur 41, par exemple pour des raisons d’intégration du module de refroidissement 22 dans son environnement. Ces alternatives ne sont pas illustrées.
[0054] La turbine 32 est notamment disposée au centre d’une volute 44 configurée pour guider le flux d’air F vers la sortie d’air 22b. La volute 44 comporte ainsi une paroi externe courbe 440 formée par la paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 selon la position de la tur- bomachine tangentielle 30 et l’orientation de la sortie d’air 22b. En effet, si la turbomachine tangentielle 30 est en position haute comme illustré sur les figures 2 à 9, la paroi externe courbe 440 sera alors la paroi latérale supérieure 411 du boîtier collecteur 41 et la sortie d’air 22b sera orientée vers le bas, c’est-à-dire vers le sol à l’état monté au sein du véhicule. Au contraire, si la turbomachine tangentielle 30 est en position basse (non représenté), la paroi externe courbe 440 sera alors la paroi latérale inférieure 412 du boîtier collecteur 41 et la sortie d’air 22b sera orientée vers le haut, c’est-à-dire vers le toit du véhicule à l’ état monté au sein du véhicule.
[0055] Afin de guider l’air à l’issue de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 vers la sortie d’air 22b, le boîtier collecteur 41 comporte, disposée en regard de l’extrémité avale 40b du carénage 40, une paroi de guidage 46 du flux d’air F vers la sortie d’air 22b. La paroi de guidage 46 comporte plus particulièrement un bord amont 451 (visible sur les figures en vue de coupe 6 à 9) permettant de délimiter la sortie d’air 22b du flux d’air F de manière complémentaire avec la volute 44. Par bord amont 451, on entend ici le bord de la sortie d’air 22b le plus proche de l’extrémité avale 40b du carénage 40.
[0056] La paroi de guidage 46 peut notamment être inclinée par rapport à un plan PI orienté perpendiculairement à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. La paroi de guidage 46 peut plus particulièrement former un angle a aigu avec ce plan PI, comme illustré notamment sur les figures 8 et 9. L’angle a est par exemple compris entre 10° et 23°. L’inclinaison de la paroi de guidage 46 permet une meilleure circulation du flux d’air F au sein du boîtier collecteur 41 et limite les pertes de charges.
[0057] Comme le montrent les figures 3 à 8, la paroi de guidage 46 peut comporter au moins une ouverture 01. Le boîtier collecteur 41 comporte également au moins un rideau 461 coulissant et mobile entre une position de fermeture dans laquelle l’au moins une ouverture 01 est obturée (visible aux figures 3, 4 et 6) et une position d’ouverture dans laquelle l’au moins une ouverture 01 est dégagée de sorte à laisser passer le flux d’air F (visible aux figures 5 et 7). La paroi de guidage 46 peut notamment comprendre une ou plusieurs ouvertures 01. De ce fait, boîtier collecteur 41 peut comprendre un ou plusieurs rideaux 461 coulissant dédiés ou commun à ces ouvertures 01.
[0058] L’utilisation d’un rideau 461 coulissant afin d’obturer ou dégager l’au moins une ouverture 03 permet d’augmenter la taille de l’ouverture 03 par rapport à d’autres solutions tels que des volets d’obturation et ainsi augmente la transparence du boîtier collecteur 41 et donc du module de refroidissement 22 au flux d’air F lorsque le véhicule 10 est en mouvement et que le rideau 461 est en position d’ouverture. L’utilisation d’un rideau 461 permet également de réduire les pertes de charges et turbulences lorsque le rideau 461 est dans sa position de fermeture et que la turbomachine tangentielle 30 est en fonctionnement. En effet un rideau 461 permet à la paroi de guidage 46 d’avoir une surface plus lisse que si elle présentait des volets.
[0059] L’au moins un rideau 461 peut notamment coulisser selon une direction perpendiculaire à l’axe transversal Y du boîtier collecteur 41, comme illustré sur les figures 3 à 8. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer un mode de réalisation particulier dans lequel l’au moins un rideau 461 coulissant peut coulisser selon une autre direction par exemple transversalement, parallèlement à l’axe transversale Y.
[0060] Comme illustré aux figures 6 et 7, F au moins un rideau 461 coulissant peut notamment comporter un axe d’enroulement 463 autour duquel ledit rideau 461 s’enroule afin de passer de sa position de fermeture à sa position d’ouverture et inversement. L’axe d’enroulement 463 est notamment fixé au boitier collecteur 41. Afin de faire coulisser l’au moins un rideau 461, l’axe d’enroulement 463 peut notamment être motorisé. Comme illustré aux figures 6 et 7, l’axe d’enroulement 463 peut notamment être disposé sur la paroi de guidage 46 côté sortie d’air 22b, plus particulièrement proche de son bord amont 451.
[0061] De même que la paroi de guidage 46, les parois latérales transversales 413 peuvent également comporter des ouvertures 02 ainsi qu’au moins un volet pivotant 470 par ouverture 02, illustrés aux figures 3 à 8. Ce au moins un volet pivotant 470 permet d’ouvrir ou de fermer l’au moins une ouverture 02. Plus particulièrement, ledit au moins un volet pivotant 470 est monté pivotant entre une position d’ouverture et une position de fermeture de ladite ouverture 02. Le au moins un volet 470 est monté sur une face externe de la paroi latérale transversale 413 de sorte à s’ouvrir vers l’extérieur du boîtier collecteur 4L
[0062] Chaque paroi latérale transversale 413 peut comprendre une ou plusieurs ouvertures 02. De ce fait, le module de refroidissement 22 peut comprendre un ou plusieurs volets pivotant 470. Il y a notamment autant de volets pivotant 470 montés sur les parois latérales transversales 413 qu’il y a d’ouvertures 02. Sur l’exemple des figures 3 et 5, le nombre de volets pivotant 470 s’élève à trois.
[0063] L’au moins un volet 470 est par exemple monté pivotant autour d’un axe de pivotement qui s’étend horizontalement à l’état monté au sein du véhicule automobile 10 et selon le plan formé par les parois latérales transversales 413. Le au moins un volet pivotant 470 peut prendre la forme d’un volet drapeau ou d’un volet papillon.
[0064] L’au moins un volet pivotant 470 peut également être « libre » ou « passif » dans le sens où seule la gravité amène et maintient le volet pivotant 470 dans sa position de fermeture. Autrement dit, le module de refroidissement 22 ne comporte ni pièce mécanique, ni dispositif de commande configuré pour contrôler activement l’ouverture et/ou la fermeture du volet pivotant 470. L’axe de pivotement du volet pivotant 470 est alors disposé sur un côté supérieur de l’ouverture 02 de sorte à retomber passivement en position de fermeture. Le volet pivotant 470 est donc toujours soumis à la gravité, mais lorsque le véhicule automobile 10 circule à une vitesse suffisamment élevée, le flux d’air F traversant le module de refroidissement 22 peut exercer une pression sur le volet pivotant 470 de manière à déplacer celui-ci de sa position de fermeture vers sa position d’ouverture. Dans ce cas, le flux d’air F passe par l’ouverture 02 des parois latérales transversales 413. Lorsque la turbomachine tangentielle 30 est en fonctionnement, une dépression est créée en amont de la turbine 32 maintenant les volets pivotant 470 en position de fermeture.
[0065] Comme le montrent les figures 3 à 8, la paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à la paroi externe courbe 440 de la volute 44 peut également comportée au moins une ouverture 03. Dans l’exemple illustré aux figures 3 à 8, l’au moins une ouverture 03 est disposée sur la paroi latérale inférieure 412 du fait que la volute 44 et la turbomachine tangentielle 30 sont en position haute et que la paroi externe courbe 440 de la volute 44 est formée par la paroi latérale supérieure 411. La paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à celle formant la paroi externe courbe 440 de la volute 44 est plus particulièrement contiguë de la paroi de guidage 46, notamment à l’opposé de son bord amont 451. Cette au moins une ouverture 03 peut être obturée par au moins un rideau 461 coulissant lorsque ce dernier est dans sa position de fermeture. L’au moins une ouverture 03 peut être dégagée par l’au moins rideau 461 coulissant lorsque ce dernier est dans sa position d’ouverture.
[0066] La paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à la paroi externe courbe 440 de la volute 44 peut comprendre une ou plusieurs ouvertures 03. De ce fait, le boîtier collecteur 41 peut comprendre un ou plusieurs rideaux 461 coulissant dédiés ou commun à ces ouvertures 03.
[0067] Comme le montrent les figures 6 à 8, l’au moins un rideau 461 peut être commun à la paroi de guidage 46 et à la paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à celle formant la paroi externe courbe 440 de la volute 44. Ainsi, le même rideau 461 obture ou dégage conjointement l’au moins une ouverture 01 de la paroi de guidage 46 et l’au moins une ouverture 03 de la paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à celle formant la paroi externe de la volute 44.
[0068] Un axe d’enroulement 462 peut notamment être disposé sur la paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à celle formant la paroi externe de la volute 44, à l’opposé de sa contiguïté avec la paroi de guidage 46, comme illustré à la figure 8. Cet axe d’enroulement 462 peut être relié à au moins un rideau 461 spécifique pour obturer ou dégager l’au moins une ouverture 03 de la paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à celle formant la paroi externe de la volute 44 ou bien pour au moins un rideau 461 commun à la paroi de guidage 46 et à la paroi latérale supérieure 411 ou inférieure 412 opposée à celle formant la paroi externe courbe 440 de la volute 44.
[0069] Comme illustré sur la figure 7, afin d’aider au coulissement du rideau 461, le boîtier collecteur 41 peut comporter des rails latéraux 462 de guidage du au moins un rideau 461. Ces rails latéraux 462 peuvent notamment être disposés sur les côtés des ouvertures 01 , 03 et les bords de l’au moins un rideau 461 peuvent s’insérer au moins partiellement dans ces rails latéraux 462 pour être guider et diminuer les risques de louvoiement et de blocage.
[0070] Comme le montrent les figures 4 à 10, la volute 44 et plus particulièrement sa paroi externe courbe 440, peut comporter au moins une ouverture 04 ainsi qu’au moins un dispositif d’obturation 43 de ladite ouverture 04. Dans les exemples illustrés aux figures 4 à 9, la paroi externe courbe 440 est formée par la paroi supérieure 411 du boîtier collecteur 41 du fait que la volute 44 est en position haute. Le dispositif d’obturation 43 est mobile entre une position d’ouverture dans laquelle le flux d’air F peut traverser l’ouverture 04 et une position de fermeture dans laquelle le dispositif d’obturation 43 obstrue ladite ouverture 04.
[0071] La présence d’une telle ouverture 04 et de son dispositif d’obturation 43 permet de faciliter l’évacuation du flux d’air F en limitant les pertes de charges et la résistance aérodynamique lorsque que le véhicule 10 est en mouvement et que la turbomachine tangentielle 30 est à l’arrêt.
[0072] Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 4 à 8, le dispositif d’obturation 43 comporte un volet pivotant 490 comportant un axe de pivotement disposé sur un des côtés de l’ouverture 04 de la paroi externe courbe 440. Le volet pivotant 490 peut ainsi être un volet de type drapeau.
[0073] L’axe de pivotement du volet pivotant 490 peut notamment être disposé sur un côté supérieur de l’ouverture 04. Par supérieur, on entend ici un coté de l’ouverture 04 disposé sur le haut de cette dernière, c’est-à-dire la plus proche du toit du véhicule 10 à l’état monté. Ce positionnement de l’axe de pivotement du volet pivotant 490 permet à ce dernier d’être « libre » ou « passif » dans le sens où seule la gravité amène et maintient le volet pivotant 490 dans sa position de fermeture. Autrement dit, le module de refroidissement 22 ne comporte ni pièce mécanique, ni dispositif de commande configuré pour contrôler activement l’ouverture et/ou la fermeture du au moins un volet pivotant 490. Le volet pivotant 490 est donc toujours soumis à la gravité, mais lorsque le véhicule automobile 10 circule à une vitesse suffisamment élevée, le flux d’air F traversant le module de refroidissement 22 peut exercer une pression sur le volet pivotant 490 de manière à déplacer celui-ci de sa position de fermeture vers sa position d’ouverture. Dans ce cas, le flux d’air F passe par l’ouverture 04 de la paroi externe courbe 440.
[0074] Dans l’exemple illustré aux figures 4 et 5, la paroi externe courbe 440 comporte trois lignes selon l’axe Y comportant chacune quatre ouvertures 04. Sur ces trois lignes seules les ouvertures 04 les plus proches du moteur 31 sont représentées avec un volet pivotant 490.
[0075] Le volet pivotant 490 peut notamment comporter une paroi interne de forme incurvée de sorte à épouser la courbure de la paroi externe courbe 440 en position de fermeture. Cela permet notamment de présenter une surface interne de la volute 44 la plus lisse possible afin de faciliter la circulation du flux d’air F lorsque la turbomachine tangentielle 30 est en fonctionnement et que les volets pivotants 490 sont en position de fermeture, comme illustré à la figure 6.
[0076] Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 9 et 10, le dispositif d’obturation 43 peut comporter une extension 441 faisant saillie de la paroi externe courbe 440 vers l’extérieur du boîtier collecteur 41 et entourant au moins partiellement l’ouverture 04. Cette extension 441 peut notamment comporter une paroi supérieure 441a prolongeant un côté supérieur de l’ouverture 04 et deux parois latérales prolongeant les côtés latéraux de l’ouverture 04. L’extension 441 prolonge plus particulièrement l’ouverture 04 vers une sortie d’air. Cette sortie d’air peut notamment être plane afin de coopérer avec le dispositif d’obturation 43. Le dispositif d’obturation 43 comporte quant à lui un volet pivotant 490’ autour d’un axe de pivotement disposé sur ladite extension 441 de sorte à obturer sa sortie d’air en position de fermeture et s’ouvrir vers l’extérieur en position d’ouverture.
[0077] L’axe de pivotement du volet pivotant 490’ peut notamment être disposé sur la paroi supérieure 441a de l’extension 441. Par supérieure, on entend ici une paroi de l’extension 441 disposé sur le haut de cette dernière, c’est-à-dire la plus proche du toit du véhicule 10 à l’état monté. Ce positionnement de l’axe de pivotement du volet pivotant 490’ permet à ce dernier d’être « libre » ou « passif » dans le sens où seule la gravité amène et maintient le volet pivotant 490’ dans sa position de fermeture. Autrement dit, le module de refroidissement 22 ne comporte ni pièce mécanique, ni dispositif de commande configuré pour contrôler activement l’ouverture et/ou la fermeture du volet pivotant 490’ . Le volet pivotant 490’ est donc toujours soumis à la gravité, mais lorsque le véhicule automobile 10 circule à une vitesse suffisamment élevée, le flux d’air F traversant le module de refroidissement 22 peut exercer une pression sur le volet pivotant 490’ de manière à déplacer celui-ci de sa position de fermeture vers sa position d’ouverture. Dans ce cas, le flux d’air F passe par l’ouverture 04 de la paroi externe courbe 440.
[0078] Que ce soit pour le premier mode de réalisation des figures 4 à 8 ou pour le deuxième mode de réalisation des figures 9 et 10, en position d’ouverture, le ou les dispositifs d’obturation 43 peut notamment avoir une hauteur inférieure à une hauteur maximale de la paroi externe courbée. Cela permet de limiter l’encombrement général du module de refroidissement 22 au sein du véhicule automobile. Pour cela, les ouvertures 04 et/ou les dispositifs d’obturation 43 peuvent comporter des butées (non représentées) limitant la course du dispositif d’obturation 43 en position d’ouverture.
[0079] En position de fermeture, l’obturation de l’ouverture 04 peut notamment être étanche.
Pour cela, le boîtier collecteur 41 peut comporter un moyen d’étanchéité entre l’ouverture 04 et le volet pivotant 490, 490’ en position de fermeture. Ce moyen d’étanchéité peut être par exemple un joint (non représenté) disposé sur le volet pivotant 490, 490’ au niveau de sa surface de contact avec les côtés de l’ouverture 04 selon le premier mode de réalisation des figures 4 à 7 ou de sa surface de contact avec l’extension 441 selon le deuxième mode de réalisation des figures 9 et 10. Selon une alternative, le moyen d’étanchéité peut être disposé non pas sur le volet 490, 490’ mais directement sur les côtés de l’ouverture 04 selon le premier mode de réalisation ou sur les côtés de la sortie d’air de l’extension 441 selon le deuxième mode de réalisation.
[0080] Ainsi, on voit bien que l’utilisation d’un rideau 461 coulissant afin d’obturer ou dégager l’au moins une ouverture 03 permet d’augmenter la taille de l’ouverture 03 par rapport à d’autres solutions tels que des volets d’obturation et ainsi augmente la transparence du boîtier collecteur 41 et donc du module de refroidissement 22 au flux d’air F lorsque le véhicule 10 est en mouvement et que le rideau 461 est en position d’ouverture. L’utilisation d’un rideau 461 permet également de réduire les pertes de charges et turbulences lorsque le rideau 461 est dans sa position de fermeture et que la turbomachine tangentielle 30 est en fonctionnement. En effet un rideau 461 permet à la paroi de guidage 46 d’ avoir une surface plus lisse que si elle présentait des volets.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Boîtier colleteur (41) pour module de refroidissement (22) d’un véhicule automobile (10) électrique ou hybride, ledit boîtier collecteur (41) et étant destiné à être traversé par un flux d’air (F), ledit boîtier collecteur (41) comprenant une turbomachine tangentielle (30) configurée pour générer le flux d’air (F), le boîtier collecteur (41) comprenant en outre:
- au moins une paroi latérale (411, 412, 413) formant un conduit dans lequel le flux d’ air (F) est destiné à circuler,
- une volute (44) configurée pour guider le flux d’air (F) vers la sortie d’air (22b) et au sein de laquelle la turbo turbomachine tangentielle (30) est disposée, et
- une paroi de guidage (46) du flux d’air (F) vers la sortie d’air (22b) et comportant au moins une ouverture (01), caractérisé en ce que le boîtier collecteur (41) comporte au moins un rideau (461) coulissant et mobile entre une position de fermeture dans laquelle F au moins une ouverture (01) est obturée et une position d’ouverture dans laquelle F au moins une ouverture (01) est dégagée de sorte à laisser passer le flux d’air (F).
[Revendication 2] Boîtier colleteur (41) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le boîtier collecteur (41) comporte une paroi latérale supérieure (411) et une paroi latérale inférieure (412), opposée à la paroi latérale supérieure (411), la paroi latérale supérieure (411) ou inférieure (412) formant une paroi externe courbe (440) de la volute (44), la paroi latérale supérieure (411) ou inférieure (412) opposée à celle formant la paroi externe courbe (440) de la volute (44) étant contiguë de la paroi de guidage (46) et comportant au moins une ouverture (03), ladite au moins une ouverture (03) étant obturée par au moins un rideau (461) coulissant dans sa position de fermeture et ladite au moins une ouverture (03) étant dégagée par le rideau (461) coulissant dans sa position d’ouverture.
[Revendication 3] Boîtier colleteur (41) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que F au moins un rideau (461) est commun à la paroi de guidage (46) et à la paroi latérale supérieure (411) ou inférieure (412) opposée à celle formant la paroi externe courbe (440) de la volute (44).
[Revendication 4] Boîtier colleteur (41) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins un rideau (461) coulisse selon une direction perpendiculaire à l’axe transversal (Y) dudit boîtier collecteur (41).
[Revendication 5] Boîtier colleteur (41) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins un rideau (461) coulissant comporte un axe d’enroulement (463) autour duquel ledit rideau (461) s’enroule, ledit axe d’enroulement (463) étant fixé au boitier collecteur (41).
[Revendication 6] Boîtier colleteur (41) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’axe d’enroulement (463) est motorisé.
[Revendication 7] Boîtier colleteur (41) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6 en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que l’axe d’enroulement (463) est disposé sur la paroi de guidage (46) côté sortie d’air (22b).
[Revendication 8] Boîtier colleteur (41) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6 en combinaison avec les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l’ axe d’enroulement (462) est disposé sur la paroi latérale supérieure (411) ou inférieure (412) opposée à celle formant la paroi externe de la volute (44), à l’opposé de sa contiguïté avec la paroi de guidage (46).
[Revendication 9] Boîtier colleteur (41) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des rails latéraux (462) de guidage du au moins un rideau (461).
[Revendication 10] Module de refroidissement (22) pour véhicule automobile (10) électrique ou hybride, ledit module de refroidissement (22) étant destiné à être traversé par un flux d’ air (F) et comportant :
- un carénage (40) formant un conduit interne suivant une direction longitudinale (X) du module de refroidissement (22) à l’intérieur duquel est disposé au moins un échangeur de chaleur (24, 26, 28) destiné à être traversé par le flux d’air (F), et
- un boîtier colleteur (41) selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit boîtier colleteur (41) étant disposé en aval du carénage (40) suivant la direction longitudinale (X).
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US4519343A (en) * 1982-11-08 1985-05-28 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Engine cooling system
WO2021123555A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-24 Valeo Systemes Thermiques Module de dispositif de ventilation pour module de refroidissement de véhicule automobile, dispositif de ventilation comportant un tel module et module de refroidissement pour véhicule automobile comprenant un tel dispositif de ventilation
WO2022053500A1 (fr) * 2020-09-14 2022-03-17 Valeo Systemes Thermiques Module d'échange thermique et véhicule automobile correspondant

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