WO2024083565A1 - Module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride - Google Patents

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WO2024083565A1
WO2024083565A1 PCT/EP2023/078005 EP2023078005W WO2024083565A1 WO 2024083565 A1 WO2024083565 A1 WO 2024083565A1 EP 2023078005 W EP2023078005 W EP 2023078005W WO 2024083565 A1 WO2024083565 A1 WO 2024083565A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling module
collector
blades
transfer fluid
outlet
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078005
Other languages
English (en)
Inventor
Amrid MAMMERI
Kamel Azzouz
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
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    • 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
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B60K11/04—Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator 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
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a cooling module for an electric or hybrid automobile vehicle, with a tangential turbomachine.
  • 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.
  • the ventilation device thus makes it possible, for example, to generate a flow of air in contact with the heat exchanger, when the vehicle is stopped or at low driving speed.
  • the heat exchanger is then placed in a compartment opposite at least two cooling bays, formed in the front face of the body of the motor vehicle.
  • a first cooling bay is located above the bumper while a second bay is located below the bumper.
  • Such a configuration is preferred because the heat engine must also be supplied with air, the air intake of the engine being conventionally located in the passage of the air flow passing through the upper cooling bay.
  • this compartment may be more or less reduced in size and cluttered by obstacles which may hinder the evacuation of the air flow passing through it. This is particularly the case when the air flow is generated by the ventilation device. It is therefore necessary to increase the size and/or power of this ventilation device so that the air flow is sufficient for heat exchange to take place correctly at the level of the heat exchanger(s).
  • This solution is not the most optimal because it consumes energy and can reduce the range of the electric or hybrid vehicle. In addition, such a solution leads to an increase in the weight of the cooling module.
  • One aim of the invention is to propose a cooling module for an electric motor vehicle allowing better arrangement of components within the available space.
  • the present invention therefore relates to a cooling module for an electric or hybrid automobile vehicle, said cooling module being intended to be crossed by an air flow and comprising:
  • fairing forming an internal channel through which the air flow passes between an upstream end and a downstream end opposite each other, said fairing comprising at least one heat exchanger
  • first collector box disposed downstream of the fairing in a longitudinal direction of the cooling module going from the front to the rear of said cooling module, said first collector box comprising a tangential turbomachine comprising a volute comprising an outlet for the flow of air, the first collector housing comprising at least one deflector grid arranged at the outlet of the volute, said deflector grid comprising a series of superimposed blades, at least part of the blades comprising a slot over their entire length and in which a heat transfer fluid is intended to circulate.
  • the deflector grid comprises a collector at each end of the series of blades so that the heat transfer fluid can circulate between said collectors passing through the lumen of said blades.
  • a first collector has a heat transfer fluid inlet and a second collector has a heat transfer fluid outlet.
  • the same first collector comprises both a heat transfer fluid inlet and a heat transfer fluid outlet, said first collector comprising an internal dividing wall between said inlet and said heat transfer fluid outlet.
  • the blades have a curved profile in their width so as to deflect the air flow away from the first collector housing in the longitudinal direction.
  • the superposition of the blades of the deflector grid is aligned along a plane inclined with respect to an external edge of the outlet of the volute so that said deflector grid is facing each other. screw the entire depth of said outlet.
  • the blades are made of aluminum or aluminum alloy.
  • Figure 1 schematically represents the front part of a motor vehicle with an electric or hybrid motor, seen from the side,
  • Figure 2 represents a perspective view and partial section of a cooling module
  • FIG. 3 represents a sectional view of a first collector housing of the cooling module of Figure 2
  • Figure 4 represents a perspective view of a deflector grid
  • Figure 5 represents a sectional view of a deflector grid.
  • 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.
  • cooling module according to the present invention is illustrated in a functional position, that is to say when it is arranged within a motor vehicle.
  • 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 E parallel to the direction more particularly in a longitudinal direction of the cooling module 22, an element which is respectively arranged more towards the front or towards the rear than another element.
  • the front corresponds to the front of the motor vehicle 10 in the assembled state or the face of the cooling module 22 through which the air flow F is intended to enter the cooling module 22.
  • the rear corresponds as to to him at the rear of the motor vehicle 10 or at the face of the cooling module 22 through which the air flow F is intended to emerge 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, 29. 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 four heat exchangers 24, 26, 28 and 29 grouped within a set of heat exchangers 23. However, it could 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 may more particularly be a radiator connected to a thermal management circuit (not shown), which may 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 exchanger are connected to the same thermal management circuit, for example connected in parallel to each other.
  • the fourth exchanger 29 is arranged here on the same plane as the third exchanger 28, more precisely below the latter.
  • This fourth heat exchanger 29 can in particular be connected to the same cooling circuit as the first heat exchanger 24 and have a sub-cooling function.
  • the heat exchanger assembly 23 also includes a desiccant bottle 25 arranged on the same plane as the third 28 and fourth 29 heat exchanger.
  • This desiccant bottle 25 can in particular also be connected to the same cooling circuit as the first heat exchanger 24.
  • 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 third 28 heat exchangers both arranged downstream or upstream of the first heat exchanger 24.
  • each of the heat exchangers 24, 26, 28, 29 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, 29 then extend along a general plane parallel to the vertical direction 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 comprises 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 is also visible in more detail in Figure 3.
  • the first collector box 41 includes an outlet 45 for 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 direct this air flow F towards the outlet 45.
  • the first collector box 41 can come integrally with the fairing 40 or be an insert fixed to the downstream end 40b of said fairing 40.
  • the cooling module 22 can also include a second collector box 42 arranged upstream of the fairing 40 and the set of heat exchangers 23, opposite the first collector box 4L
  • This second collector box 42 includes an inlet 42a for the air flow F coming from outside the vehicle 10.
  • the inlet 42a can in particular be arranged facing the cooling bay 18.
  • This inlet 42a can also include the grille 20 protection (see figure 1).
  • the second collector box 42 can come from one piece with the fairing 40 or be an attached part fixed to the upstream end 40a of said fairing 40.
  • the tangential turbomachine 30 comprises a rotor or turbine 32 (or tangential propeller).
  • the turbine 32 has a substantially cylindrical shape.
  • the turbine 32 comprises advantageously several stages of blades (visible in Figures 2 and 3).
  • the turbine 32 is rotatably mounted around an axis of rotation, for example parallel to the direction Y as illustrated in Figures 2 and 3.
  • the diameter of the turbine 32 is for example between 35 mm and 200 mm to limit its size .
  • the turbomachine 30 is thus compact.
  • the tangential turbomachine 30 can also include a motor (not shown) configured to rotate the turbine 32.
  • the motor is for example adapted to drive the turbine 32 in rotation, at a speed of 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 arranged in the first collector housing 4L.
  • the tangential turbomachine 30 is configured to suck in air in order to generate the air flow F passing through the set of heat exchangers 23.
  • the tangential turbomachine 30 more precisely comprises a volute 44, formed by the first collector housing 41 and at the center of which the turbine 32 is arranged. The air evacuation of the volute 44 corresponds to the outlet 45 of the air flow F of the first housing 4L collector
  • the tangential turbomachine 30 is in a high position, in particular in the upper third of the first collector housing 41, preferably in the upper quarter of the first collector housing 4L. This allows 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 outlet 45 of the air flow F is preferably oriented towards the lower part of the cooling module 22.
  • 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 first collector housing 41 comprises, arranged opposite the downstream end 40b of the fairing 40, a guide wall 46 of the air flow F towards the outlet 45.
  • the cooling module 22 and more precisely the first collector housing 41 also comprises at least one deflector grid 50 (visible in Figure 4) disposed at the outlet 45 of the volute 44.
  • the at least one deflector wall 50 can in particular cover the entire width of the outlet 45 of the cooling module 22.
  • the deflector grid 50 extends an outer edge 450 of the volute 44 and more precisely of the outlet 45.
  • the deflector grid 50 extends on an inclined plane oriented towards the guide wall 46.
  • the outer edge 450 of the outlet 45 corresponds more precisely to the edge of the external wall of the volute 44.
  • the deflector grid 50 comprises a series of blades 51 superimposed and each extending along a transverse axis Y perpendicular to the longitudinal direction X of the cooling module 22.
  • the at least one deflector grid 50 may more particularly be an insert fixed on the one hand to the external edge 450 of the outlet 45 and on the other hand supported on the guide wall 46 by means of support walls which can also serve as spacers between the blades 51.
  • the at least one deflector grid 50 can in particular extend directly above the outlet 45 over a distance at least equal to the depth P of said outlet 45.
  • the entire air flow F coming from the outlet 45 passes through F at least one deflector grille 50
  • the flaps 460 of the guide wall 46 there remains a space to allow the flaps 460 of the guide wall 46 to open.
  • the superposition of the blades 51 of the deflector grid 50 can also be aligned along a plane inclined relative to the external edge 450 of the outlet 45 of the volute 44.
  • the deflector grid 50 is arranged facing the entire of the depth P of said outlet 45.
  • the blades 51 can in particular be configured to deflect the air flow F and move it away from the guide wall 46.
  • the blades 51 can thus have a curved profile in their width so as to deflect the air flow F opposite the first collector box 41 in the longitudinal direction obstacle that could disrupt the circulation and evacuation of the air flow F.
  • the blades 51 of the at least one deflector grid 50 can thus have a section of curved shape with a first concave wall 51a facing the outlet 45 and a second convex wall 51b at the opposite the outlet 45. More precisely, the blades 51 may include a leading edge 55a through which the air flow F is intended to arrive against said blade 51 and a trailing edge 55b through which the air flow F is intended to be ejected from said blade 51.
  • the thickness of the section of the blade 51 at the level of said leading edges 55a and trailing edges 55b may be less than the central thickness of the section of the blade 51. This drop shape of the section of the blade 51 allows good flow of the air flow F and good deflection of the latter while limiting pressure losses.
  • At least part of the blades 51 includes a slot 510 over their entire length and in which a heat transfer fluid is intended to circulate.
  • a heat transfer fluid is intended to circulate.
  • the fact of being able to circulate a heat transfer fluid within the blades 51 makes it possible to use the deflector grid as an additional heat exchanger which can allow dedicated or additional thermal management of elements such as, for example, batteries or electronics vehicle power 10.
  • the blades 51 can be made of aluminum or aluminum alloy in order to allow good heat exchange between the heat transfer fluid circulating within the blades 51 and the air flow passing through the deflector grille.
  • the deflector grid 50 can thus include a collector 52a, 52b at each end of the series of blades 51 so that the heat transfer fluid can circulate between said collectors 52a, 52b passing through the light 510 of said blades 51.
  • the same first collector 52a comprises both a heat transfer fluid inlet 53a and a heat transfer fluid outlet 53b.
  • This first collector 52a also comprises an internal wall 520 separating the inlet 53a and said heat transfer fluid outlet 53b.
  • This first collector 52a is arranged at a first end of the blades 51.
  • the deflector grid 50 includes a second collar. reader 52b disposed at a second end of the blades 51 opposite their first end. This second collector 52b recovers the heat transfer fluid coming from the blades 51 connected to the heat transfer fluid inlet 53a and returns the heat transfer fluid to the blades 51 connected to the heat transfer fluid outlet 53b.
  • a first collector includes a heat transfer fluid inlet 53a. This first collector is disposed at a first end of the blades 51.
  • the deflector grid 50 comprises a second collector 52b disposed at a second end of the blades 51 opposite their first end. This second collector includes a heat transfer fluid outlet 53b.
  • the deflector grid 50 allows a heat exchange between the air flow passing through it and a heat transfer fluid circulating in the lumen 510 of the blades 51. This heat exchange allows the deflector grid 50 to 'act as an additional heat exchanger. This additional heat exchanger can thus allow dedicated or additional thermal management of elements such as for example the batteries or the power electronics of the vehicle 10.

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Abstract

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 canal interne traversé par le flux d'air (F) entre une extrémité amont (40a) et une extrémité aval (40b) opposées l'une à l'autre, ledit carénage (40) comportant au moins un échangeur de chaleur (24, 26, 28, 29), • - un premier boîtier collecteur (41) disposé en aval du carénage (40) selon une direction longitudinale (X) du module de refroidissement (22) allant de l'avant vers l'arrière dudit module de refroidissement (22), ledit premier boîtier collecteur (41) comportant une turbomachine tangentielle (30) comportant une volute (44) comprenant une sortie (45) du flux d'air (F), le premier boîtier collecteur (41) comportant au moins une grille déflectrice (50) disposée en sortie (45) de la volute (44), ladite grille déflectrice (50) comportant une série de pales (51) superposées, au moins une partie des pales (51) comportant une lumière (510) sur toute leur longueur et dans laquelle un fluide caloporteur est destiné à circuler.

Description

MODULE DE REFROIDISSEMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE ÉLECTRIQUE OU HYBRIDE
[0001] La présente invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride, à turbomachine tangentielle.
[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. Le dispositif de ventilation permet ainsi, par exemple, de générer un flux d’air au contact de l’échangeur de chaleur, à l’arrêt du véhicule ou à faible vitesse de roulage.
[0003] Classiquement, l’échangeur de chaleur est alors placé dans un compartiment en regard d’au moins deux baies de refroidissement, formées dans la face avant de la carrosserie du véhicule automobile. Une première baie de refroidissement est située au-dessus du pare-chocs tandis qu’une deuxième baie est située au-dessous du pare-chocs. Une telle configuration est préférée car le moteur thermique doit également être alimenté en air, l’admission d’air du moteur étant classiquement situé dans le passage du flux d’air traversant la baie de refroidissement supérieure.
[0004] Selon les différents véhicules, ce compartiment peut être plus ou moins réduit en taille et encombré par des obstacles pouvant gêner l’évacuation du flux d’air le traversant. Cela est particulièrement le cas lorsque le flux d’air est généré par le dispositif de ventilation. Il est ainsi nécessaire d’augmenter la taille et/ou la puissance de ce dispositif de ventilation afin que le flux d’air soit suffisant pour que les échanges thermiques se fassent correctement au niveau du ou des échangeurs de chaleur. Cette solution n’est pas la plus optimale car elle est énergivore et peut entamer l’autonomie du véhicule électrique ou hybride. De plus une telle solution entraîne une augmentation du poids du module de refroidissement.
[0005] De plus, la place consacrée aux échangeurs thermiques est donc limitée et par conséquent la surface totale d’échange est également réduite. Cela conduit ainsi à une baisse de la capacité d’échange thermique au niveau du module de refroidissement et donc des performances réduites par exemple pour les circuits de climatisation ou de gestion thermique des batteries et autres éléments.
[0006] H convient donc de privilégier une conception compacte du module de refroidissement et d’optimiser l’architecture du ou des circuits de gestion thermique au sein duquel ou desquels est/sont exploité(s) le au moins un échangeur thermique agencé au sein du module de refroidissement.
[0007] Un but de l’invention est de proposer un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique permettant un meilleur agencement des composants au sein de l’espace disponible.
[0008] La présente invention concerne donc 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 canal interne traversé par le flux d’air entre une extrémité amont et une extrémité aval opposées l’une à l’autre, ledit carénage comportant au moins un échangeur de chaleur,
- un premier boîtier colleteur disposé en aval du carénage selon une direction longitudinale du module de refroidissement allant de l’avant vers l’arrière dudit module de refroidissement, ledit premier boîtier collecteur comportant une turbomachine tangentielle comportant une volute comprenant une sortie du flux d’air, le premier boîtier collecteur comportant au moins une grille déflectrice disposée en sortie de la volute, ladite grille déflectrice comportant une série de pales superposées, au moins une partie des pales comportant une lumière sur toute leur longueur et dans laquelle un fluide caloporteur est destiné à circuler.
[0009] Selon un aspect de l’invention, la grille déflectrice comporte un collecteur à chaque extrémité de la série de pales de sorte que le fluide caloporteur puisse circuler entre lesdits collecteurs en passant par la lumière desdites pales.
[0010] Selon un autre aspect de l’invention, un premier collecteur comporte une entrée de fluide caloporteur et un deuxième collecteur comporte une sortie de fluide caloporteur.
[0011] Selon un autre aspect de l’invention, un même premier collecteur comporte à la fois une entrée de fluide caloporteur et une sortie de fluide caloporteur, ledit premier collecteur comprenant une paroi interne séparatrice entre ladite entrée et ladite sortie de fluide caloporteur.
[0012] Selon un autre aspect de l’invention, les pales ont un profil courbe dans leur largeur de sorte à dévier le flux d’air à l’opposé du premier boîtier collecteur dans la direction longitudinale.
[0013] Selon un autre aspect de l’invention, la superposition des pales de la grille déflectrice est alignée selon un plan incliné par rapport à un bord externe de la sortie de la volute de sorte que ladite grille déflectrice est en vis-à-vis de la totalité de la profondeur de ladite sortie.
[0014] Selon un autre aspect de l’invention, les pales sont réalisées en aluminium ou alliage d’aluminium.
[0015] D’autres avantages et caractéristiques 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 :
[0016] [Fig 1] La figure 1 représente schématiquement la partie avant d’un véhicule automobile à moteur électrique ou hybride, vu de côté,
[0017] [Fig 2] La figure 2 représente une vue en perspective et en coupe partielle d’un module de refroidissement,
[0018] [Fig 3] La figure 3 représente une vue en coupe d’un premier boîtier collecteur du module de refroidissement de la Figure 2,
[0019] [Fig 4] La figure 4 représente une vue en perspective d’une grille déflectrice,
[0020] [Fig 5] La figure 5 représente une vue en coupe d’une grille déflectrice.
[0021] Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de réfé- rence. [0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] Sur les figures 1 à 5, 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.
[0026] Sur la figure 1, 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.
[0027] 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.
[0028] Comme le montre la figure 2, le module de refroidissement 22 est destiné à être traversé par un flux d’air E 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. Dans la présente demande, on qualifie un élément d’en « amont » ou d’en « aval » selon la direction longitudinale X du module de refroidissement 22, un élément qui est respectivement disposé plus vers l’avant ou vers l’arrière qu’un autre élément. L’avant correspond à l’avant du véhicule automobile 10 à l’état monté ou alors 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.
[0029] 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, 29. 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 quatre échangeurs de chaleur 24, 26, 28 et 29 regroupés au sein d’un ensemble d’échangeurs de chaleur 23. Il pourrait toutefois en comporter plus ou moins suivant la configuration souhaitée.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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. II 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.
[0033] 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 tels que l’électronique de puissance. Il est également tout à fait possible d’imaginer que le deuxième 26 et le troisième 28 échangeur de chaleur soient connectés à un même circuit de gestion thermique, par exemple connectés en parallèle l’un de l’autre.
[0034] Le quatrième échangeur 29 est disposé ici sur le même plan que le troisième échangeur 28, plus précisément en dessous de ce dernier. Ce quatrième échangeur de chaleur 29 peut notamment être connecté au même circuit de refroidissement que le premier échangeur de chaleur 24 et avoir une fonction de sous-refroidissement.
[0035] Dans l’exemple illustré à la figure 2, l’ensemble d’échangeur de chaleur 23 comporte également une bouteille déshydratante 25 disposée sur le même plan que le troisième 28 et quatrième 29 échangeur de chaleur. Cette bouteille déshydratante 25 peut notamment être connectée elle aussi au même circuit de refroidissement que le premier échangeur de chaleur 24.
[0036] 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 troisième 28 échangeurs de chaleur disposés tous deux en aval ou en amont du premier échangeur de chaleur 24.
[0037] Sur le mode de réalisation illustré, chacun des échangeurs de chaleur 24, 26, 28, 29 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, 29 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.
[0038] 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 est également visible plus en détail à la figure 3. Le premier boîtier collecteur 41 comporte une sortie 45 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 45. 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.
[0039] Comme illustré sur la figure 2, le module de refroidissement 22 peut également comporter un deuxième boîtier collecteur 42 disposé en amont du carénage 40 et de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23, à l’opposé du premier boîtier collecteur 4L Ce deuxième boîtier collecteur 42 comporte une entrée 42a du flux d’air F en provenance de l’extérieur du véhicule 10. L’entrée 42a peut notamment être disposée en regard de la baie de refroidissement 18. Cette entrée 42a peut également comporter la grille 20 de protection (voir figure 1). Le deuxième boîtier collecteur 42 peut venir de matière avec le carénage 40 ou bien être une pièce rapportée fixée à l’extrémité amont 40a dudit carénage 40.
[0040] Le module de refroidissement 22, plus précisément le premier 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. La turbomachine tangentielle 30 comprend un rotor ou turbine 32 (ou hélice tangentielle). La turbine 32 a une forme sensiblement cylindrique. La turbine 32 comporte avantageusement plusieurs étages de pales (visibles sur les figures 2 et 3). La turbine 32 est montée rotative autour d’un axe de rotation, par exemple parallèle à la direction Y comme illustré sur les figures 2 et 3. Le diamètre de la turbine 32 est par exemple compris entre 35 mm et 200 mm pour limiter sa taille. La turbomachine 30 est ainsi compacte.
[0041] La turbomachine tangentielle 30 peut également comporter un moteur (non représenté) configuré pour mettre en rotation la turbine 32. Le moteur 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.
[0042] La turbomachine tangentielle 30 est disposée dans le premier boîtier collecteur 4L La turbomachine tangentielle 30 est configurée pour aspirer de l’air afin de générer le flux d’air F traversant l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23. La turbomachine tangentielle 30 comporte plus précisément une volute 44, formée par le premier boîtier collecteur 41 et au centre de laquelle est disposée la turbine 32. L’évacuation d’air de la volute 44 correspond à la sortie 45 du flux d’air F du premier boîtier collecteur 4L
[0043] Dans l’exemple illustré aux figures 2 et 3, la turbomachine tangentielle 30 est dans une position haute, notamment dans le tiers supérieur du premier boîtier collecteur 41, de manière préférée dans le quart supérieur du premier 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 45 du flux d’air F est préférentiellement orientée vers la partie inférieure du module de refroidissement 22.
[0044] 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.
[0045] Afin de guider l’air en sortie de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 vers la sortie 45, le premier boîtier collecteur 41 comporte, disposée en regard de l’extrémité aval 40b du carénage 40, une paroi de guidage 46 du flux d’air F vers la sortie 45.
[0046] Le module de refroidissement 22 et plus précisément le premier boîtier collecteur 41 comporte également au moins une grille déflectrice 50 (visible en figure 4) disposée en sortie 45 de la volute 44. L’au moins une paroi déflectrice 50 peut notamment recouvrir l’ensemble de la largeur de la sortie 45 du module de refroidissement 22.
[0047] La grille déflectrice 50 prolonge un bord externe 450 de la volute 44 et plus précisément de la sortie 45. La grille déflectrice 50 s’étend sur un plan incliné orienté vers la paroi de guidage 46. Le bord externe 450 de la sortie 45 correspond plus précisément au bord de la paroi externe de la volute 44. La grille déflectrice 50 comporte une série de pales 51 superposées et s’étendant chacune selon un axe transversal Y perpendiculaire à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22.
[0048] L’au moins une grille déflectrice 50 peut plus particulièrement être une pièce rapportée fixée d’une part au bord externe 450 de la sortie 45 et d’autre part prenant appuis sur la paroi de guidage 46 au moyen de parois de soutien pouvant également servir d’entretoises entre les pales 51.
[0049] Comme illustré à la figure 3, l’au moins une grille déflectrice 50 peut notamment s’étendre à l’aplomb de la sortie 45 sur une distance au moins égale à la profondeur P de la ladite sortie 45. Ainsi, l’ensemble du flux d’air F en provenance de la sortie 45 passe par F au moins une grille déflectrice 50. De plus du fait de l’inclinaison de la paroi de guidage 46 et de celle de F au moins une grille déflectrice 50, il reste un espace pour permettre aux volets 460 de la paroi de guidage 46 de s’ouvrir. La superposition des pales 51 de la grille déflectrice 50 peut également être alignée selon un plan incliné par rapport au bord externe 450 de la sortie 45 de la volute 44. Ainsi, la grille déflectrice 50 est disposée en vis-à-vis de la totalité de la profondeur P de ladite sortie 45.
[0050] Les pales 51 peuvent notamment configurées pour dévier le flux d’air F et l’éloigner de la paroi de guidage 46. Les pales 51 peuvent ainsi avoir un profil courbe dans leur largeur de sorte à dévier le flux d’air F à l’opposé du premier boîtier collecteur 41 dans la direction longitudinale X. La paroi déflectrice 50 permet ainsi de dévier et orienter le flux d’air F en provenance de la sortie 45 et de le diriger vers une zone qui par exemple ne présente pas d’obstacle pouvant perturber la circulation et l’évacuation du flux d’air F.
[0051] Comme le montre la figure 5, les pales 51 de l’au moins une grille déflectrice 50 peuvent ainsi avoir une section de forme courbe avec une première paroi concave 51a faisant face à la sortie 45 et une deuxième paroi convexe 51b à l’opposé de la sortie 45. Plus précisément, les pales 51 peuvent comporter un bord d’attaque 55a par lequel le flux d’air F est destiné à arriver contre ladite pale 51 et un bord de fuite 55b par lequel le flux d’air F est destiné à être éjecté de ladite pale 51. L’épaisseur de la section de la pale 51 au niveau desdits bords d’attaque 55a et de fuite 55b peut être inférieure à l’épaisseur centrale de la section de la pale 51. Cette forme en goutte de la section de la pale 51 permet un bon écoulement du flux d’air F et une bonne déviation de ce dernier tout en limitant les pertes de charges.
[0052] Toujours comme illustré à la figure 5, au moins une partie des pales 51 comporte une lumière 510 sur toute leur longueur et dans laquelle un fluide caloporteur est destiné à circuler. Le fait de pouvoir faire circuler un fluide caloporteur au sein des pales 51 permet d‘uti- liser la grille déflectrice comme un échangeur de chaleur supplémentaire pouvant permettre la gestion thermique dédiée ou supplémentaire d’éléments comme par exemple les batteries ou encore l’électronique de puissance du véhicule 10.
[0053] Avantageusement, les pales 51 peuvent être réalisées en aluminium ou alliage d’aluminium afin de permettre un bon échange de chaleur entre le fluide caloporteur circulant au sein des pales 51 et le flux d’air traversant la grille déflectrice.
[0054] Comme illustré à la figure 4, la grille déflectrice 50 peut ainsi comporter un collecteur 52a, 52b à chaque extrémité de la série de pales 51 de sorte que le fluide caloporteur puisse circuler entre lesdits collecteurs 52a, 52b en passant par la lumière 510 desdites pales 51.
[0055] Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 4, un même premier collecteur 52a comporte à la fois une entrée de fluide caloporteur 53a et une sortie de fluide caloporteur 53b. Ce premier collecteur 52a comprend également une paroi interne 520 séparatrice entre l’entrée 53a et ladite sortie 53b de fluide caloporteur. Ce premier collecteur 52a est disposé à une première extrémité des pales 51. La grille déflectrice 50 comporte un deuxième col- lecteur 52b disposé à une deuxième extrémité des pales 51 opposée à leur première extrémité. Ce deuxième collecteur 52b récupère le fluide caloporteur en provenance des pales 51 reliées à l’entrée de fluide caloporteur 53a et renvoi le fluide caloporteur dans les pales 51 reliées à la sortie de fluide caloporteur 53b. [0056] Selon un deuxième mode de réalisation non représenté, un premier collecteur comporte une entrée de fluide caloporteur 53a. Ce premier collecteur est disposé à une première extrémité des pales 51. La grille déflectrice 50 comporte un deuxième collecteur 52b disposé à une deuxième extrémité des pales 51 opposée à leur première extrémité. Ce deuxième collecteur comporte quant à lui une sortie de fluide caloporteur 53b. [0057] Ainsi, on voit bien que la grille déflectrice 50 permettent un échange de chaleur entre le flux d’air la traversant et un fluide caloporteur circulant dans la lumière 510 des pales 51. Cet échange de chaleur permet à la grille déflectrice 50 d’agir comme un échangeur de chaleur supplémentaire. Cet échangeur de chaleur supplémentaire peut ainsi permettre la gestion thermique dédiée ou supplémentaire d’éléments comme par exemple les batteries ou encore l’électronique de puissance du véhicule 10.

Claims

Revendications
[Revendication 1] 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 canal interne traversé par le flux d’air (F) entre une extrémité amont (40a) et une extrémité aval (40b) opposées l’une à l’autre, ledit carénage (40) comportant au moins un échangeur de chaleur (24, 26, 28, 29),
- un premier boîtier colleteur (41) disposé en aval du carénage (40) selon une direction longitudinale (X) du module de refroidissement (22) allant de l’avant vers l’arrière dudit module de refroidissement (22), ledit premier boîtier collecteur (41) comportant une turbomachine tangentielle (30) comportant une volute (44) comprenant une sortie (45) du flux d’air (F), le premier boîtier collecteur (41) comportant au moins une grille déflectrice (50) disposée en sortie (45) de la volute (44), ladite grille déflectrice (50) comportant une série de pales (51) superposées, caractérisé en ce qu’au moins une partie des pales (51) comporte une lumière (510) sur toute leur longueur et dans laquelle un fluide caloporteur est destiné à circuler.
[Revendication 2] Module de refroidissement (22) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille déflectrice (50) comporte un collecteur (52a, 52b) à chaque extrémité de la série de pales (51) de sorte que le fluide caloporteur puisse circuler entre lesdits collecteurs (52a, 52b) en passant par la lumière (510) desdites pales (51).
[Revendication 3] Module de refroidissement (22) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’un premier collecteur (52a) comporte une entrée de fluide caloporteur (53a) et en ce qu’un deuxième collecteur (52b) comporte une sortie de fluide caloporteur (53b).
[Revendication 4] Module de refroidissement (22) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’un même premier collecteur (52a) comporte à la fois une entrée de fluide caloporteur (53a) et une sortie de fluide caloporteur (53b), ledit premier collecteur (52a) comprenant une paroi interne (520) séparatrice entre ladite entrée (53a) et ladite sortie (53b) de fluide caloporteur.
[Revendication 5] Module de refroidissement (22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pales (51) ont un profil courbe dans leur largeur de sorte à dévier le flux d’air (F) à l’opposé du premier boîtier collecteur (41) dans la direction longitudinale (X).
[Revendication 6] Module de refroidissement (22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la superposition des pales (51) de la grille déflectrice (50) est alignée selon un plan incliné par rapport à un bord externe (450) de la sortie (45) de la volute (44) de sorte que ladite grille déflectrice (50) est en vis-à-vis de la totalité de la profondeur (P) de ladite sortie (45). [Revendication 7] Module de refroidissement (22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pales (51) sont réalisées en aluminium ou alliage d’aluminium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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