FR3121076A1 - Module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride à turbomachine tangentielle avec refroidissement de l’électronique de puissance - Google Patents

Module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride à turbomachine tangentielle avec refroidissement de l’électronique de puissance Download PDF

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Kamel Azzouz
Sebastien Garnier
Issiaka Traore
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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),- 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),- un deuxième boîtier collecteur (42) disposé en amont du carénage (40) à l’opposé du premier boîtier collecteur (41),le module de refroidissement (22) comportant sur la face externe d’une de ses parois une unité spécifique de refroidissement (29) d’un dispositif d’électronique de puissance (292) du véhicule automobile,ladite unité spécifique de refroidissement (29) comportant des ailettes (290) traversant la paroi du module de refroidissement (22) et faisant saillie à l’intérieur dudit module de refroidissement (22). Figure d’abrégé : Fig 4

Description

Module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride à turbomachine tangentielle avec refroidissement de l’électronique de puissance
La présente invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride, à turbomachine tangentielle.
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 chaleur, à l’arrêt du véhicule ou à faible vitesse de roulage.
Dans les véhicules automobiles à moteur thermique classique, le au moins un échangeur de chaleur est de forme sensiblement carrée, le dispositif de ventilation étant alors un ventilateur à hélice dont le diamètre est sensiblement égal au côté du carré formé par l’échangeur de chaleur.
Classiquement, l’échangeur de chaleur est alors placé 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.
Cependant, les véhicules électriques sont de préférence munis uniquement de baies de refroidissement situées sous le pare-chocs, de préférence encore d’une unique baie de refroidissement située sous le pare-chocs. En effet, le moteur électrique n’a pas besoin d’être alimenté en air. De plus, la diminution du nombre de baies de refroidissement permet d’améliorer les caractéristiques aérodynamiques du véhicule électrique. Ceci se traduit également par une meilleure autonomie et une plus grande vitesse de pointe du véhicule automobile.
Cependant, cela entraîne que la place disponible pour disposer le module de refroidissement est réduite et que ce dernier doit être de plus petite taille. La place consacrée aux échangeurs de chaleur est donc limitée et par conséquent leur nombre et leur surface d’échange sont également limités. Cela conduit ainsi à une limitation de la capacité d’échange thermique générale au niveau du module de refroidissement qui peut être préjudiciable pour le refroidissement de l’ensemble des éléments nécessaires notamment au sein d’un véhicule électrique ou hybride.
Le but de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un module de refroidissement amélioré permettant de meilleures performances en limitant l’augmentation de sa taille.
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,
- un deuxième boîtier collecteur disposé en amont du carénage à l’opposé du premier boîtier collecteur,
le module de refroidissement comportant sur la face externe d’une de ses parois une unité spécifique de refroidissement d’un dispositif d’électronique de puissance du véhicule automobile,
ladite unité spécifique de refroidissement comportant des ailettes traversant la paroi du module de refroidissement et faisant saillie à l’intérieur dudit module de refroidissement.
Selon un aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement est disposée sur paroi du premier boîtier collecteur.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement est disposée sur une paroi latérale du premier boîtier collecteur.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement est disposée sur une paroi de guidage disposée en regard de l’extrémité aval du carénage.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement est disposée sur une paroi du deuxième boîtier collecteur.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement fait partie intégrante de la paroi du module de refroidissement.
Selon un autre aspect de l’invention, la paroi du module de refroidissement comporte au moins un orifice traversant, l’unité spécifique de refroidissement étant fixée sur la paroi de sorte que les ailettes passent au travers du au moins un orifice traversant.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement est un élément distinct du dispositif d’électronique de puissance et de la paroi du module de refroidissement.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement fait partie intégrante du dispositif d’électronique de puissance.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement comporte un socle destiné être solidaire du dispositif d’électronique de puissance, les ailettes faisant saillie dudit socle.
Selon un autre aspect de l’invention, l’unité spécifique de refroidissement est réalisée dans un matériau métallique conducteur thermique.
Selon un autre aspect de l’invention, les ailettes de l’unité spécifique de refroidissement s’étendent vers l’intérieur du module de refroidissement sur une distance inférieure ou égale à 20mm.
Selon un autre aspect de l’invention, les ailettes de l’unité spécifique de refroidissement ont une forme tubulaire.
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 :
la montre une représentation schématique de l’avant d’un véhicule automobile en vue de côté,
la montre une représentation schématique en perspective et en coupe partielle de l’avant d’un véhicule automobile et d’un module de refroidissement,
la montre une représentation schématique en coupe d’un module de refroidissement,
la montre une représentation schématique en perspective d’un premier boîtier collecteur d’un module de refroidissement selon un premier mode de réalisation,
la montre une représentation schématique en perspective d’une unité spécifique de refroidissement selon un premier mode de réalisation,
la montre une représentation schématique en perspective d’une unité spécifique de refroidissement selon un deuxième mode de réalisation,
la montre une représentation schématique en perspective d’une unité spécifique de refroidissement selon un troisième mode de réalisation,
la montre une représentation schématique en perspective d’une unité spécifique de refroidissement selon un quatrième mode de réalisation.
Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
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.
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.
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.
Sur les figures 1 à 4, 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.
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.
La 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.
Comme le montre la , 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. 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.
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 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.
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.
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) par exemple du moteur électrique 12.
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.
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 échangeur de chaleur soient connectés à un même circuit de gestion thermique, par exemple connectés en parallèle l’un de l’autre.
Toujours selon l’exemple illustré à la , 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.
Sur le mode de réalisation illustré, 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’entendent 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.
Toujours comme illustré à la , 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 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. Ce premier boîtier collecteur 41 est montré plus en détail également aux figures 3 et 4.
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 (ou aubes), visibles sur la . La turbine 32 est montée rotative autour d’un axe de rotation A, par exemple parallèle à la direction Y comme représenté sur la . 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.
La turbomachine tangentielle 30 peut également comporter un moteur 31 (visible sur la ) 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.
La turbomachine tangentielle 30 est disposée dans le premier boîtier collecteur 41. 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 41.
Dans l’exemple illustré aux figures 2 à 4, 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 41. 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.
Il est néanmoins possible d’imaginer que la turbomachine tangentielle 30 soit dans une position basse, notamment dans le tiers inférieur du premier boîtier collecteur 41. Cela permettrait de limiter l’encombrement du module de refroidissement 22 dans sa partie haute. 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.
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.
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. Cette paroi de guidage 46 fait plus particulièrement la jonction avec un bord amont 451 de la sortie 45 du flux d’air F. Par bord amont 451, on entend ici le bord de la sortie 45 le plus proche de l’extrémité aval 40b du carénage 40.
La paroi de guidage 46 forme un angle α avec un premier plan P1 perpendiculaire à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Cet angle α est plus particulièrement compris entre 0° et un angle maximal de 25°, de préférence 23°. Si l’angle α est de 0° alors la paroi de guidage 46 est confondue avec la perpendiculaire P1 à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. L’angle maximal de 25° correspond quant à lui à l’angle α’ d’un deuxième plan d’inclinaison maximale P2 (visible sur la ) avec le premier plan P1. De préférence, la paroi de guidage 46 est inclinée et l’angle α est compris entre 5 et 25° par rapport au premier plan P1.
Ce deuxième plan d’inclinaison maximale P2 relie plus précisément le bord amont 451 de la sortie 45 et un bord d’extrémité aval 230 de l’au moins un échangeur de chaleur 24, 26, 28. Par bord d’extrémité aval 230, on entend ici le bord d’un échangeur de chaleur 24, 26, 28 le plus proche de l’extrémité aval 40b du carénage 40. Lorsque le carénage 40 comporte plusieurs échangeurs de chaleur 24, 26, 28, le bord d’extrémité aval 230 pris en considération est le bord d’extrémité aval 230 de l’échangeur de chaleur le plus en aval, ici le deuxième échangeur de chaleur 26. Le bord d’extrémité aval 230 est disposé en regard de la sortie 45 du flux d’air F.
Le fait que la paroi de guidage 46 forme un angle α compris entre 0° et 25° et plus particulièrement lorsqu’elle est inclinée selon un angle α compris entre 0° et 25° permet une meilleure circulation du flux d’air F au sein du premier boîtier collecteur 41 et limite la perte des charges.
Comme illustré sur la , 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 41. 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. 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.
De plus, l’entrée 42a du deuxième boîtier collecteur 42 peut comporter un dispositif d’obturation de face avant (non représenté) mobile entre une première position dite ouverte et une deuxième position dite d’obturation. Ce dispositif d’obturation de face avant est notamment configuré pour permettre au flux d’air F en provenance de l’extérieur du véhicule 10 de passer au travers de ladite entrée 42a dans sa position ouverte et obturer ladite entrée du flux d’air 42a dans sa position d’obturation.
Le dispositif d’obturation de face avant peut se présenter sous différentes formes comme par exemple sous la forme d’une pluralité de volets montés pivotants entre une position d’ouverture et une position de fermeture. Les volets peuvent être notamment montés parallèles à la direction Y. Néanmoins, il est tout à fait possible d’imaginer d’autres configurations comme par exemple des volets montés parallèles à la direction Z. Les volets peuvent être des volets de type drapeau mais d’autres types de volets comme des volets papillons sont tout à fait envisageables.
Toujours selon la , le module de refroidissement 22 comporte, sur la face externe d’une de ses parois, une unité spécifique de refroidissement 29 d’un dispositif d’électronique de puissance 292 (visible sur les figures 5 à 8) du véhicule automobile. Par surface externe d’une des parois du module de refroidissement 22, on entend plus précisément la surface orientée vers l’extérieur du module de refroidissement 22. Le dispositif d’électronique de puissance 292 peut notamment être l’un ou plusieurs des éléments suivants :
- un convertisseur de courant continue vers du courant alternatif pour le moteur électrique 12,
- un régulateur de tension du courant en provenance des batteries vers une tension plus faible par exemple de 24V ou 12V ; ou encore
- un chargeur batteries embarqué.
L’unité spécifique de refroidissement 29 comporte des ailettes 290 (visibles sur les figures 3 et 4) traversant la paroi du module de refroidissement 22 et faisant saillie à l’intérieur dudit module de refroidissement 22. Par l’intérieur du module de refroidissement 22 on entend plus particulièrement la zone interne du module de refroidissement 22 dans laquelle le flux d’air F est destiné à circuler. Ainsi, les ailettes 290 sont amenées à être en contact du flux d’air F traversant le module de refroidissement 22. En étant au contact du flux d’air F, les ailettes 290 permettent de dissiper la chaleur produite par le dispositif d’électronique de puissance 292. Ce dernier est ainsi refroidi passivement par le flux d’air F. Le fait de placer directement l’unité spécifique de refroidissement 29 sur la face externe d’une paroi du module de refroidissement 22 permet également d’utiliser une zone « morte », non utilisée, au sein du module de refroidissement 22. L’utilisation d’un circuit de refroidissement dédié au refroidissement de l’électronique de puissance n’est ainsi pas nécessaire. Un tel circuit de refroidissement dédié aurait pris de la place dans un espace déjà restreint. De plus, un tel circuit aurait augmenté le poids du module de refroidissement 22 par l’ajout d’un échangeur de chaleur au sein du carénage 40 ainsi que du véhicule automobile par l’ajout des différents composants tels qu’une pompe et les conduites. De plus le fait que le refroidissement se fasse ici passivement, il n’est pas utilisé d’énergie électrique contrairement à un circuit dédié dont la pompe doit être alimentée électriquement. Enfin, une telle unité spécifique de refroidissement 29 permet des économies dans le coût de fabrication du module de refroidissement 22.
Comme illustré sur les figures 2 à 4, l’unité spécifique de refroidissement 29 peut être disposée plus précisément sur une paroi du premier boîtier collecteur 41. Le fait de disposer l’unité spécifique de refroidissement 29 sur le premier boîtier collecteur 41 permet de ne pas augmenter la taille du module de refroidissement 22. En effet, l’emplacement de l’élément de refroidissement 29 est ici une zone non utilisée du premier boîtier collecteur 41 entre l’extrémité aval 40b du carénage 40 et la volute 44.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 2 à 4, l’unité spécifique de refroidissement 29 peut notamment être disposée sur une paroi latérale du premier boîtier collecteur 41. Selon un deuxième mode de réalisation (non représenté) l’unité spécifique de refroidissement 29 peut être disposée sur la paroi de guidage 46. Ce deuxième mode de réalisation est notamment possible lorsque ladite paroi de guidage 46 ne comporte pas de volets de délestage (non représentés) configurés pour s’ouvrir sous la pression du flux d’air F lors d’un roulage du véhicule automobile au-dessus d’une vitesse déterminée.
Selon une variante non représentée, l’unité spécifique de refroidissement 29 peut être disposée sur une paroi du deuxième boîtier collecteur 42. Une autre variante non représentée peut également être que l’unité spécifique de refroidissement 29 est disposée sur la face externe du carénage 40. Les ailettes 290 font alors saillie en amont, en aval ou entre les échangeurs de chaleur 24, 26, 28.
Les ailettes 290 de l’unité spécifique de refroidissement 29 ont de préférence une forme tubulaire. Cette forme particulière des ailettes est particulièrement adaptée lorsque l’unité spécifique de refroidissement 29 est disposée sur une paroi latérale du premier boîtier collecteur 41. En effet, ici, le flux d’air F peut avoir différentes orientations selon les conditions et cette forme tubulaire des ailettes 290 permet de limiter les pertes de charge. Par exemple, lors d’un roulage du véhicule automobile au-dessus d’une vitesse déterminée, le flux d’air F peut être rectiligne selon l’axe X et passer au travers des volets de délestage (non représentés) configurés pour s’ouvrir sous la pression du flux d’air F. Au contraire, comme représenté sur la , lors de l’arrêt du véhicule ou à faible vitesse, lorsque la turbine 32 est en fonctionnement, le flux d’air F remonte la paroi de guidage 46 pour passer dans la volute 44.
Il est bien entendu tout à fait possible d’imaginer d’autres formes pour les ailettes 290, par exemple une forme de lamelles parallèles entres elles et parallèles à l’axe de l’orientation du flux d’air F. Cela est particulièrement utile pour augmenter la surface d’échange en limitant l’augmentation des pertes de charges, notamment dans des zones où le flux d’air a une orientation constante, par exemple au niveau du deuxième boîtier collecteur 42 ou du carénage 40.
Toujours afin de limiter les pertes de charge du flux d’air F au sein du module de refroidissement 22, les ailettes 290 de l’unité spécifique de refroidissement 29 peuvent s’étendre vers l’intérieur du module de refroidissement 22 sur une distance inférieure ou égale à 20mm.
Afin d’améliorer la conduction thermique et donc permettre un bon refroidissement du dispositif d’électronique de puissance 292, l’unité spécifique de refroidissement 29 peut avantageusement être réalisée dans un matériau métallique conducteur thermique comme par exemple en cuivre et/ou aluminium.
Les figures 5 à 8 montrent plus en détail l’unité spécifique de refroidissement 29 selon différents modes de réalisations.
Comme illustré aux figures 5 à 8, l’unité spécifique de refroidissement 29 peut notamment comporter un socle 291 destiné à être solidaire du dispositif d’électronique de puissance 292. Les ailettes 290 font saillie dudit socle 291 sur une face opposée à celle en contact avec le dispositif d’électronique de puissance 292. Les ailettes 290 et le socle 291 peuvent être réalisé en une seule pièce, par exemple par usinage ou moulage, ou bien chaque ailette 290 peut être une pièce rapportée et fixée sur le socle 291.
Selon un premier mode de réalisation illustré à la , l’unité spécifique de refroidissement 29 peut être faire partie intégrante de la paroi du module de refroidissement 22. Selon ce premier mode de réalisation, le dispositif d’électronique de puissance 292 peut-être fixé sur l’unité spécifique de refroidissement 29 qui fait partie intégrante de la paroi du module de refroidissement 22. L’unité spécifique de refroidissement 29 peut notamment être surmoulée à la paroi du module de refroidissement 22. Selon ce premier mode de réalisation, le socle 291 peut ainsi faire partie intégrante de la paroi du module de refroidissement 22.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux à 8, la paroi du module de refroidissement 22 peut comporter au moins un orifice traversant 220. L’unité spécifique de refroidissement 29, plus précisément son socle 291, est alors fixée sur la paroi de sorte que les ailettes 290 passent au travers du au moins un orifice traversant 220.
La montre une première variante du deuxième mode de réalisation dans laquelle la paroi du module de refroidissement 22 comporte un seul orifice traversant 220 au travers duquel passent l’ensemble des ailettes 290. Les figures 7 et 8 montrent quant à elles une deuxième variante du deuxième mode de réalisation dans laquelle la paroi du module de refroidissement 22 comporte une multitude d’orifices traversants 220. Dans le cadre de cette deuxième variante, chaque ailette 290 comporte un orifice traversant 220 dédié.
Selon un premier exemple de ce deuxième mode de réalisation illustré aux figures 6 et 7, l’unité spécifique de refroidissement 29 peut être un élément distinct du dispositif d’électronique de puissance 292 et de la paroi du module de refroidissement 22. Le dispositif d’électronique de puissance 292 et l’unité spécifique de refroidissement 29 peuvent être fixé l’un à l’autre et le dispositif d’électronique de puissance 292 avec son unité spécifique de refroidissement 29 est ensuite fixé sur la face externe de la paroi du module de refroidissement 22 de sorte que les ailettes 290 passent au travers du au moins un orifice traversant 220. En alternative, l’unité spécifique de refroidissement 29 peut être fixée dans un premier temps à la paroi du module de refroidissement 22 et ensuite le dispositif d’électronique de puissance 292 vient se fixer sur la paroi du module de refroidissement 22 de sorte à être au contact de l’unité spécifique de refroidissement 29 ou bien directement sur l’unité spécifique de refroidissement 29, plus précisément sur la face opposée aux ailettes 290 du socle 291.
Selon un deuxième exemple du deuxième mode de réalisation illustré par la , l’unité spécifique de refroidissement 29 peut faire partie intégrante du dispositif d’électronique de puissance 292. Par exemple, l’unité spécifique de refroidissement 29 et notamment ses ailettes 290, peuvent être des éléments constitutifs d’un boîtier comportant en son sein les éléments électroniques. Selon ce deuxième exemple, le socle 291 fait alors partie intégrante du boîtier du dispositif d’électronique de puissance 292.
Ainsi, on voit bien que le module de refroidissement 22 de part la présence de l’unité spécifique de refroidissement 29 permet une régulation thermique d’un dispositif d’électronique de puissance 292 directement au moyen d’ailettes 290 disposées dans le flux d’air F sans avoir recourt à un circuit de refroidissement prenant de la place, étant lourd et augmentant les coûts de fabrication.

Claims (10)

  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),
    - 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),
    - un deuxième boîtier collecteur (42) disposé en amont du carénage (40) à l’opposé du premier boîtier collecteur (41),
    caractérisé en ce que le module de refroidissement (22) comporte sur la face externe d’une de ses parois une unité spécifique de refroidissement (29) d’un dispositif d’électronique de puissance (292) du véhicule automobile,
    ladite unité spécifique de refroidissement (29) comportant des ailettes (290) traversant la paroi du module de refroidissement (22) et faisant saillie à l’intérieur dudit module de refroidissement (22).
  2. Module de refroidissement (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) est disposée sur une paroi du premier boîtier collecteur (41).
  3. Module de refroidissement (22) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) est disposée sur une paroi latérale du premier boîtier collecteur (41).
  4. Module de refroidissement (22) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) est disposée sur une paroi de guidage (46) disposée en regard de l’extrémité aval (40b) du carénage (40).
  5. Module de refroidissement (22) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) est disposée sur une paroi du deuxième boîtier collecteur (42).
  6. Module de refroidissement (22) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) fait partie intégrante de la paroi du module de refroidissement (22).
  7. Module de refroidissement (22) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi du module de refroidissement (22) comporte au moins un orifice traversant (220), l’unité spécifique de refroidissement (29) étant fixée sur la paroi de sorte que les ailettes (290) passent au travers du au moins un orifice traversant (220).
  8. Module de refroidissement (22) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) est un élément distinct du dispositif d’électronique de puissance (292) et de la paroi du module de refroidissement (22).
  9. Module de refroidissement (22) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) fait partie intégrante du dispositif d’électronique de puissance (292).
  10. Module de refroidissement (22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité spécifique de refroidissement (29) comporte un socle (291) destiné être solidaire du dispositif d’électronique de puissance (292), les ailettes (290) faisant saillie dudit socle (291).
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