Brevet FR2931731A1 — publié le 20091204

Véhicule automobile muni d'un dispositif de soufflerie réversible et procédé d'utilisation associé [0001]. La présente invention concerne un véhicule automobile muni d'un dispositif de soufflerie réversible ainsi que le procédé d'utilisation associé. L'invention a notamment pour but de permettre le réchauffement de l'habitacle du véhicule par temps froid tout en limitant la consommation d'énergie du véhicule. [0002]. L'invention trouve une application particulière avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules de type tout électrique ou de type hybride combinant l'utilisation d'une machine électrique et d'un moteur thermique à combustion interne. [0003]. On connaît des véhicules électriques ou hybrides munis d'une chaîne de traction électrique formée par une machine électrique reliée aux roues par l'intermédiaire d'un réducteur. Elle comprend en outre un onduleur, appelé aussi variateur de vitesse, et un dispositif de stockage d'énergie connecté à la machine électrique par l'intermédiaire dudit onduleur. Par ailleurs, un convertisseur électrique assure l'alimentation du réseau de bord du véhicule à partir du dispositif de stockage. [0004]. Les organes de cette chaîne de traction, tels que le dispositif de stockage, l'onduleur, le convertisseur électrique, et la machine électrique, génèrent des pertes sous forme de chaleur. Pour refroidir ces organes, il est connu d'utiliser un ou plusieurs systèmes de refroidissement spécifiques qui prélèvent de l'air frais dans l'habitacle du véhicule et le rejettent vers ces organes à refroidir, puis vers l'extérieur du véhicule. [0005]. Par ailleurs, les véhicules connus comportent un dispositif distinct, destiné à réchauffer l'habitacle du véhicule par temps froid pour assurer le confort de ses occupants. [0006]. Pour les véhicules hybrides et pour les véhicules conventionnels, ce dispositif de chauffage permet, à partir de la chaleur dégagée par une 30 combustion de carburant se produisant dans le moteur thermique, de souffler de l'air chaud dans l'habitacle via un échangeur. Toutefois, ce réchauffage de l'habitacle nécessite de maintenir le moteur thermique en fonctionnement, ce qui est préjudiciable au respect de l'environnement. [0007]. A défaut, le chauffage est assuré par des systèmes de réchauffage additionnels électriques consistant en une ou plusieurs résistances de chauffage plongées dans le flux d'air du ventilateur d'habitacle. Toutefois, la consommation de ce type de système est importante et impose un dimensionnement imposant des organes de conversion et de distribution de l'énergie électrique dans le véhicule. [0008]. Il existe donc le besoin d'un dispositif permettant de réchauffer l'habitacle tout en évitant le recours à des dispositifs augmentant la consommation en carburant ou en électricité du véhicule. [0009]. L'invention comble ce besoin en proposant un dispositif de soufflerie réversible combinant les fonctions de refroidissement des organes électriques de la chaîne de traction et de réchauffage de l'habitacle par temps froid, ce dispositif tirant profit de la chaleur dissipée par les organes de la chaîne de traction lors de son fonctionnement. [00010]. Plus précisément, le véhicule selon l'invention comprend : - une enceinte thermique à l'intérieur de laquelle circule un flux d'air, cette enceinte présentant une première extrémité débouchant du côté de l'habitacle et une deuxième extrémité débouchant du côté extérieur du véhicule, et - un dispositif de soufflerie réversible générant ledit flux d'air, et apte à modifier le sens de circulation du flux d'air circulant à l'intérieur de l'enceinte. [00011]. Conformément à l'invention, au moins un des organes de la chaîne de traction ou un échangeur de chaleur associé à cet organe est positionné à l'intérieur de l'enceinte thermique pour être refroidi par le flux d'air circulant dans l'enceinte. [00012]. Dans un premier sens de soufflerie, par temps froid, l'air froid prélevé à l'extérieur du véhicule circule vers le ou les organes de la chaîne de traction ou l'échangeur associé qui le réchauffent, puis est refoulé sous forme d'air chaud dans l'habitacle. Ainsi, tout ou partie de la chaleur dégagée par la chaîne de traction contribue au réchauffement de l'habitacle ; il est donc possible de réduire le dimensionnement des autres systèmes de réchauffage de l'habitacle. De plus, ce système permet de réaliser une économie d'énergie en récupérant la chaleur jusqu'ici dissipée à l'extérieur. [00013]. Dans un deuxième sens de soufflerie inverse par rapport au premier sens de soufflerie, l'air prélevé dans l'habitacle circule au travers du ou des organes de la chaîne de traction ou de l'échangeur associé, avant d'être refoulé à l'extérieur du véhicule, afin d'assurer le refroidissement des organes de la chaîne de traction, mais pas le réchauffage de l'habitacle. [00014]. Ainsi l'invention permet de refroidir les organes de la chaîne de traction dans les deux cas et contribue, lorsque cela s'avère nécessaire (par 15 temps froid) au réchauffement de l'habitacle du véhicule. [00015]. L'invention concerne donc un véhicule automobile comportant : - un habitacle délimitant l'espace réservé aux passagers, et - une chaîne de traction électrique ou partiellement électrique comprenant notamment une machine électrique reliée aux roues, un onduleur, et un 20 dispositif de stockage électrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - une enceinte thermique à l'intérieur de laquelle circule un flux d'air, cette enceinte présentant une première extrémité débouchant du côté de l'habitacle et une deuxième extrémité débouchant du côté de l'extérieur du 25 véhicule, et - un dispositif de soufflerie réversible générant ledit flux d'air, ce dispositif de soufflerie réversible étant apte à modifier le sens de circulation du flux d'air à l'intérieur de l'enceinte thermique, - au moins un organe de la chaîne de traction ou au moins un échangeur 30 thermique associé à cet organe étant positionné à l'intérieur de l'enceinte pour être refroidi par le flux d'air circulant dans l'enceinte. [00016]. Selon une réalisation, le dispositif de soufflerie réversible comporte un ou plusieurs ventilateurs réversibles aptes à souffler ou aspirer de l'air de manière à changer le sens de circulation du flux d'air à l'intérieur de l'enceinte. [00017]. Selon une réalisation, le dispositif de soufflerie réversible comporte une multiplicité de ventilateurs non individuellement réversibles, situés en plusieurs endroits distincts de l'enceinte thermique. [00018]. Selon une réalisation, le dispositif de soufflerie est intégré à un ou plusieurs organes de la chaîne de traction. [00019]. Selon une réalisation, le dispositif de soufflerie est positionné soit entre le ou les organes à refroidir et la première extrémité de l'enceinte débouchant vers l'habitacle, soit entre le ou les organes à refroidir et la deuxième extrémité de l'enceinte débouchant vers l'extérieur. [00020]. Selon une réalisation, le dispositif de soufflerie est positionné le plus loin possible de l'habitacle, afin de limiter le bruit perceptible par les passagers du véhicule. [00021]. Selon une réalisation, la première extrémité débouche du côté de l'habitacle au niveau de la banquette arrière du véhicule. [00022]. Selon une réalisation, des grilles sont installées respectivement sur les extrémités de l'enceinte thermique. [00023]. Selon une réalisation, la chaîne de traction comporte en outre un convertisseur de tension continue alimentant le réseau de bord du véhicule à partir du dispositif de stockage. [00024]. Selon une réalisation, le véhicule étant de type hybride, il comporte en outre un moteur thermique assurant la traction thermique du véhicule. [00025]. L'invention concerne en outre un procédé d'utilisation du véhicule selon l'invention, caractérisé en ce que, - dans un premier sens de soufflerie, le dispositif de soufflerie prélève de l'air dans le milieu extérieur au véhicule et crée un flux d'air à l'intérieur de l'enceinte thermique, ce flux d'air étant réchauffé par les organes de la chaîne de traction ou l'échangeur thermique associé puis rejeté dans l'habitacle, - dans un deuxième sens de soufflerie inversé par rapport au premier, le dispositif de soufflerie prélève de l'air frais dans l'habitacle et crée un flux d'air à l'intérieur de l'enceinte thermique, ce flux d'air étant réchauffé par les organes de la chaîne de traction ou l'échangeur thermique associé puis rejeté à l'extérieur du véhicule. [00026]. Selon une mise en oeuvre, le premier sens de soufflerie est mis en oeuvre lorsque la température à l'intérieur de l'habitacle est inférieure à une première valeur seuil, le deuxième sens de soufflerie étant mis en oeuvre lorsque la température à l'intérieur de l'habitacle est supérieure à une deuxième valeur seuil. [00027]. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen de l'unique figure, la Figure 1, qui l'accompagne. Cette figure est indiquée à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elle montre une représentation schématique d'un véhicule selon l'invention muni d'un dispositif de soufflerie. [00028]. Plus précisément, la Figure 1 montre un véhicule 1 selon l'invention présentant un habitacle 2 délimitant l'espace réservé aux passagers du véhicule. A l'intérieur de cet habitacle 2 sont installés des sièges avant 3.1 et 3.2 ainsi qu'une banquette arrière 5. La figure 1 montre également les roues 4 et le volant 6 du véhicule 1. [00029]. Afin d'assurer sa traction, le véhicule 1 comprend une chaîne de traction 8 formée par une machine électrique 7 reliée à l'arbre de traction 9 des roues arrière par l'intermédiaire d'un réducteur 10. [00030]. La chaîne de traction 8 comporte également un onduleur 12, et une batterie 14 reliée à la machine électrique 7 via l'onduleur 12. Cet onduleur 12 assure la transformation de la tension continue de la batterie 14 en tension triphasée alimentant la machine 7, lorsque cette dernière fonctionne en mode moteur ; ou la transformation de la tension triphasée générée par la machine 7 en une tension continue appliquée à la batterie 14 lorsque la machine 7 fonctionne en mode générateur. [00031]. La chaîne de traction 8 comporte également un convertisseur 15 de tension continue relié à la batterie 14 et au réseau de bord du véhicule (non représenté). Ce convertisseur 15 de tension continue permet d'alimenter le réseau de bord du véhicule à partir de la batterie 14. [00032]. Le véhicule 1 comporte en outre un dispositif 17 de soufflerie réversible générant un flux d'air 18 et une enceinte thermique 19 à l'intérieur de laquelle circule le flux d'air 18. Cette enceinte thermique 19 présente une première extrémité 20 débouchant du côté de l'habitacle 2 au niveau de la banquette arrière 5 et une deuxième extrémité 21 débouchant du côté de l'extérieur 23 du véhicule. Le dispositif 17 de soufflerie réversible permet de modifier le sens de circulation du flux d'air 18 à l'intérieur de l'enceinte 19. [00033]. Par ailleurs, des grilles ou aérateurs 27, 28 sont respectivement installées aux extrémités 20 et 21 de l'enceinte 19 thermique afin d'éviter à des éléments étrangers de type poussière ou débris végétaux de pénétrer à l'intérieur de l'habitacle 2. [00034]. Les organes 12, 14 et 15 sont positionnés à l'intérieur de l'enceinte 19 de manière à pouvoir être refroidi par le flux d'air 18 circulant dans ladite enceinte 19. En variante, seuls certains de ces organes 12, 14 et 15 sont positionnés à l'intérieur de l'enceinte 19. [00035]. Dans un premier sens de soufflerie représenté en trait plein, lorsque la température à l'intérieur de l'habitacle 2 est inférieure à une première valeur seuil, de l'air est prélevé par le dispositif 17 dans le milieu extérieur 23 via la grille 28 de manière à créer un flux d'air 18 à l'intérieur de l'enceinte 19, ce flux d'air 18 étant réchauffé par l'onduleur 12, le convertisseur 15 et le dispositif 14 de stockage puis rejeté au travers de la grille 27 dans l'habitacle 2. Ainsi, on récupère la chaleur dissipée par les organes 12, 15 et 14 afin de chauffer l'habitacle 2. [00036]. Dans un deuxième sens de soufflerie inversé par rapport au premier représenté en trait discontinu, de l'air frais est prélevé par le dispositif 17 de soufflerie dans l'habitacle 2 au niveau de la banquette arrière 5 via la grille 27 de manière à créer un flux d'air 18 à l'intérieur de l'enceinte 19, ce flux d'air 18 étant réchauffé par l'onduleur 12, le convertisseur 15 et le dispositif de stockage 14 puis rejeté au travers de la grille 28 à l'extérieur du véhicule. Dans ce cas, le flux d'air 18 assure simplement le refroidissement des organes de la chaîne de traction 8. Ce deuxième sens de soufflerie est par exemple observable lorsque la température à l'intérieur de l'habitacle 2 est supérieure à une deuxième valeur seuil. Cette deuxième valeur seuil peut être identique ou différente de la première valeur seuil. [00037]. En variante, pour les organes 7, 12, 14 ou 15 à refroidissement liquide équipés d'un échangeur thermique, il suffit de placer le ou les échangeurs dans l'enceinte 19. De même, si un organe 7, 12, 14 ou 15 est doté d'un dissipateur, par exemple un radiateur dont les ailettes baignent dans le flux, il est possible de ne pas positionner l'organe dans l'enceinte mais uniquement son dissipateur, ou les deux. [00038]. Le dispositif 17 de soufflerie réversible comporte uniquement un ventilateur réversible apte à souffler ou aspirer de l'air de manière à pouvoir changer le sens de circulation du flux d'air 18 à l'intérieur de l'enceinte 19. En variante, il comporte une multitude de ventilateurs réversibles. [00039]. En variante, ce dispositif 17 de soufflerie réversible comporte une multiplicité de ventilateurs non individuellement réversibles, situés en plusieurs endroits distincts à l'intérieur de l'enceinte 19. En tout état de cause, le dispositif 17 comporte au moins un premier ventilateur non-réversible apte à faire circuler le flux d'air 18 à l'intérieur de l'enceinte 19 de la première extrémité 20 vers la deuxième extrémité 21, et au moins un deuxième ventilateur non-réversible apte à faire circuler l'air à l'intérieur de l'enceinte 19 de la deuxième extrémité 21 vers la première extrémité 20. [00040]. Par ventilateur, on entend tout dispositif à ailettes ou non capable de générer un flux d'air 18 à l'intérieur de l'enceinte 19. [00041]. Le dispositif 17 de soufflerie peut être intercalé entre les organes 12, 14, 15 de la chaîne de traction 8 et l'habitacle 2, ou bien entre ces organes 12, 14, 15 et l'extérieur 23 du véhicule. Il peut, de même, être intégré à un ou plusieurs organes 7, 12, 14 et 15 de la chaîne de traction 8. [00042]. De préférence, le dispositif 17 de soufflerie est positionné le plus loin possible de l'habitacle 2, afin de limiter au maximum le bruit perceptible par les passagers du véhicule. [00043]. En variante, le véhicule 1 est de type hybride et comporte en outre un moteur thermique 30 associé à un dispositif de transmission, tel qu'une boîte de vitesses accouplée à une descente de pont, destiné à assurer la traction du train avant du véhicule, ou du train arrière. REVENDICATIONS1. Véhicule (1) automobile comportant : - un habitacle (2) délimitant l'espace réservé aux passagers, et - une chaîne de traction (8) électrique ou partiellement électrique comprenant notamment une machine (7) électrique reliée aux roues, un onduleur (12), et un dispositif (14) de stockage électrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - une enceinte (19) thermique à l'intérieur de laquelle circule un flux d'air (18), cette enceinte (19) présentant une première extrémité (20) débouchant du côté de l'habitacle (2) et une deuxième extrémité (21) débouchant du côté de l'extérieur (23) du véhicule, et - un dispositif (17) de soufflerie réversible générant ledit flux d'air (18), ce dispositif (17) de soufflerie réversible étant apte à modifier le sens de circulation du flux d'air (18) à l'intérieur de l'enceinte (19) thermique, - au moins un organe (7, 12, 14) de la chaîne de traction (8) ou au moins un échangeur thermique associé à cet organe (7, 12, 14) étant positionné à l'intérieur de l'enceinte (19) pour être refroidi par le flux d'air (18) circulant dans l'enceinte (19). 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (17) de soufflerie réversible comporte un ou plusieurs ventilateurs réversibles aptes à souffler ou aspirer de l'air de manière à changer le sens de circulation du flux d'air (18) à l'intérieur de l'enceinte (19). 3. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (17) de soufflerie réversible comporte une multiplicité de ventilateurs non individuellement réversibles, situés en plusieurs endroits distincts de l'enceinte (19) thermique. 4. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif (17) de soufflerie est intégré à un ou plusieurs organes (7, 12, 14, 15) de la chaîne de traction (8). 30 5. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif (17) de soufflerie est positionné soit entre le ou les organes (7, 12, 14) à refroidir et la première extrémité (20) de l'enceinte (19) débouchant vers l'habitacle (2), soit entre le ou les organes (7, 12, 14) à refroidir et la deuxième extrémité (21) de l'enceinte (19) débouchant vers l'extérieur. 6. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif (17) de soufflerie est positionné le plus loin possible de l'habitacle (2), afin de limiter le bruit perceptible par les passagers du véhicule. 7. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première extrémité (20) débouche du côté de l'habitacle (2) au niveau de la banquette arrière (5) du véhicule. 15 8. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des grilles (27, 28) sont installées respectivement sur les extrémités (20, 21) de l'enceinte (19) thermique. 9. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce la 20 chaîne de traction (8) comporte en outre un convertisseur de tension continue (15) alimentant le réseau de bord du véhicule à partir du dispositif (14) de stockage. 10. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce 25 que le véhicule étant de type hybride, il comporte en outre un moteur thermique (30) assurant la traction thermique du véhicule. 11. Procédé d'utilisation du véhicule défini selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, 30 - dans un premier sens de soufflerie, le dispositif (17) de soufflerie prélève de l'air dans le milieu extérieur (23) au véhicule et crée un flux d'air (18) à l'intérieur de l'enceinte (19) thermique, ce flux d'air (18) étant réchauffé par le ou les organes de la chaîne de traction (8) ou le ou les échangeurs associés puis rejeté dans l'habitacle (2), 35 - dans un deuxième sens de soufflerie inversé par rapport au premier,10le dispositif (17) de soufflerie prélève de l'air frais dans l'habitacle (2) et crée un flux d'air (18) à l'intérieur de l'enceinte (19) thermique, ce flux d'air (18) étant réchauffé par le ou les organes de la chaîne de traction (8) ou le ou les échangeurs associés puis rejeté à l'extérieur du véhicule. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier sens de soufflerie est mis en oeuvre lorsque la température à l'intérieur de l'habitacle (2) est inférieure à une première valeur seuil, le deuxième sens de soufflerie étant mis en oeuvre lorsque la température à l'intérieur de l'habitacle (2) est supérieure à une deuxième valeur seuil.