Brevet FR3002280A1 — publié le 20140822

La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de refroidissement des véhicules, notamment des automobiles à moteur thermique. Généralement, le refroidissement d'un moteur d'une voiture se fait par 15 circulation d'un liquide de refroidissement approprié entrainé par une pompe, dite « pompe à eau ». En outre, ce liquide de refroidissement assure généralement, par l'intermédiaire d'échangeurs adaptés, le chauffage de l'habitacle du véhicule. Le refroidissement du liquide se fait dans un échangeur air/liquide appelé radiateur, soit par convection naturelle si la 20 vitesse du véhicule est suffisante, soit par convection forcée par un moto- ventilateur dans le cas contraire. La pompe est entrainée par le moteur thermique, généralement par une courroie. Une telle disposition présente néanmoins des inconvénients : 25 - Dans le cas de véhicules hybrides, lorsque le moteur thermique est arrêté alors que le chauffage de l'habitacle doit être maintenu ; - Dans le cas des moteurs utilisant la technologie « stop and start » permettant d'arrêter le moteur dès que le véhicule ne se déplace plus. - Dans le cas où l'on veut chauffer l'habitacle avant le démarrage du moteur thermique, comme c'est le cas des véhicules haut de gammes vendus dans les pays froids. Les constructeurs font appel à une pompe auxiliaire pour résoudre ces inconvénients. D'autres inconvénients persistent néanmoins. En effet, la pompe étant entrainée par le moteur, sa vitesse de rotation est proportionnelle à celle du moteur, et le débit de liquide de refroidissement, proportionnel à la vitesse de rotation de la pompe est donc, lui aussi, proportionnel à la vitesse de rotation du moteur. De ce fait : dans les situations de parking, de péage l'été, d'encombrement ou de faible vitesse, il y a peu de convection car la vitesse de la voiture est nulle ou très faible ; c'est donc à ce moment-là que le débit de liquide devrait être le plus élevé pour assurer de bons échanges dans le radiateur. C'est pourtant là que le débit est le plus faible, le moteur tournant au ralenti ; et inversement, quand la vitesse du véhicule est très élevée, par exemple lors d'un trajet autoroutier fluide, la convection naturelle, du fait de la grande vitesse du véhicule rend inutile un grand débit de liquide de refroidissement. C'est pourtant là que le débit de liquide est le plus élevé. Une telle disposition est donc particulièrement consommatrice d'énergie, ce qui entraine autant d'émissions de CO2, et les constructeurs ont essayé d'y remédier par des artifices, notamment : - poulie débrayable, mais qui ne procure qu'un fonctionnement en tout ou rien de la pompe, donc sans grande flexibilité de fonctionnement ; - vanne pour arrêter le débit de liquide de refroidissement dans tout ou partie du circuit de refroidissement, ce qui est complexe et sujet à pannes. L'invention a pour but de proposer un dispositif de refroidissement qui permette d'adapter le débit de liquide de refroidissement, en fonction de besoins réels. Selon l'invention, un tel dispositif pour refroidir un moteur thermique comprend : - une pompe pour du liquide de refroidissement ; - un moteur électrique dédié à ladite pompe ; et, - un calculateur pour calculer un débit utile de liquide. De préférence, un tel dispositif constitue un groupe électropompe intégré, c'est-à-dire qu'il ne forme qu'un seul bloc, dans lequel les différents éléments (moteur, pompe, calculateur) en sont assemblés pour être montés et fixés dans le véhicule comme une entité unique. Avantageusement, un tel dispositif peut être adapté pour être logé dans une alvéole d'un carter du moteur thermique du véhicule. Un tel dispositif comprend avantageusement une vanne, à 2 ou 3 voies, qui peut être indépendante ou faire partie intégrante du groupe électropompe cité précédemment. Cette vanne permet de faire circuler le fluide préférentiellement selon les zones du moteur ou selon les accessoires à refroidir le plus. Le dispositif peut comprendre des capteurs reliés au calculateur, afin que le capteur détermine, notamment en fonction d'informations émises par les capteurs et en fonction d'éventuels paramètres de conduite, un mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention. Des tels capteurs peuvent être adaptés à recueillir : - des informations de température à un ou plusieurs endroits du moteur ; - la température extérieure ; - la température du fluide de refroidissement ; - le style de conduite du conducteur ; - le régime moteur ; et/ou, - la vitesse du véhicule. Un tel dispositif présente de nombreux avantages par rapport aux dispositions de l'art antérieur : - optimisation de la consommation en énergie et des émissions de CO2; - régulation du débit de liquide par la vitesse de la pompe en fonction du besoin réel du moteur dans chacune de ses configuration ; cela entraîne une économie directe de carburant, car l'énergie consommée pour l'entraînement de la pompe est optimisée ; - optimisation possible de la température de fonctionnement du moteur, pour en rechercher un rendement optimal ; - régulation de la vitesse du moto-ventilateur pour une meilleure efficacité globale. Par ailleurs, un tel dispositif simplifie le circuit de refroidissement global du véhicule : - simplification du moteur, en supprimant une poulie sur la ligne de courroie ; - optimisation de l'encombrement dans le compartiment moteur, le groupe électropompe pouvant y être placé indépendamment du moteur thermique; - suppression des pompes ou circuits auxiliaires dans les cas particuliers, notamment, des moteurs hybrides ; - plus besoin de calorstats ou de moyens équivalents, pour donner priorité au chauffage de l'habitacle au démarrage à froid. Enfin, un tel système permet d'offrir des fonctions supplémentaires, tel que le préchauffage à froid de l'habitacle, notamment dans des conditions de démarrage « grand froid ». Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure unique illustre schématiquement un groupe électropompe selon l'invention. La figure représente un motoréducteur 1 selon l'invention. Dans l'exemple illustré, le motoréducteur a une forme sensiblement cylindrique et symétrique autour d'un axe principal Xl. Il comprend, selon l'axe et de gauche à droite de la figure : - Un moteur électrique 2; - Un calculateur 3; - Un réservoir 4 pour du liquide de refroidissement 5 ; et - Une pompe 6 pour le liquide 5. Il comprend en outre : - Des moyens de fixation 7, pour le groupe 1 sur un châssis 8 d'un véhicule ; - Des moyens de connexion 9 pour un bus, du type bus CAN, du véhicule et pour son alimentation électrique ; et, - Une arrivée 12 et une sortie 13 pour le liquide de refroidissement. Le moteur 2 est prévu pour entraîner la pompe 6; c'est un moteur électrique du type "brushless" (c'est-à-dire sans balais) à commutation électronique. Sa face droite, dans la position de la figure, est montée adjacente à la face gauche du calculateur 3, dans le prolongement axial l'un de l'autre. Le calculateur 3 est un calculateur électronique. Il comprend deux parties principales : - le circuit de gestion des informations, permettant de réguler le débit de liquide de refroidissement, notamment en fonction d'informations reçues via le bus CAN; et, - le circuit de puissance, pour assurer la commutation électronique du moteur 2. Le calculateur intègre en outre le connecteur 9 qui permet de connecter le groupe 1 avec le circuit d'alimentation 12 volts du véhicule d'une part et au Bus CAN (CAN, pour « Control Area Network », en anglais) du véhicule d'autre part. Le réservoir 4 est monté dans le prolongement axial du calculateur, de sorte que la face droite du calculateur 3 constitue en partie au moins une paroi gauche 14 du réservoir 4. Ainsi disposé, la circulation du liquide dans le réservoir permet la régulation thermique efficace de points chauds du calculateur, en lieu et place de radiateurs à air comptant sur une convection hasardeuse dans l'environnement chaud du compartiment moteur d'un véhicule. Dans l'exemple illustré, la pompe 6 est montée contre la face droite du calculateur 3, coaxialement au réservoir 4 et à l'intérieur de celui-ci. Ainsi, en état de fonctionnement, la pompe est immergée dans le liquide de refroidissement. Cette disposition permet de réduire les bruits hydrauliques et mécaniques dus au fonctionnement de la pompe. Le support 7 permet d'assurer le maintien du groupe I. Il permet aussi d'amortir les vibrations transmises au véhicule par le groupe 1; des silentblocs peuvent avantageusement être utilisés à cet effet. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Notamment, le réservoir peut ne pas être partie intégrante du groupe motoréducteur et être disposé ailleurs dans le circuit de refroidissement, à distance de ce groupe. De ce fait, la pompe peut ne pas être une pompe 10 immergée. Au lieu que le calculateur soit disposé entre le moteur et la pompe, et éventuellement le réservoir, il peut être prévu que la pompe, et le réservoir éventuel, soit disposés entre le moteur et le calculateur. La forme cylindrique du groupe électropompe est donnée ici à titre d'exemple ; la section transversale peut ne pas être circulaire, mais, par exemple, être carrée. En outre, les formes et/ou des dimensions des sections transversales peuvent varier selon leur position sur l'axe principal. Au lieu d'avoir son propre carter, ou ses propres carters, le groupe électropompe de l'invention peut, en tout ou partie, être logé dans une alvéole du carter du moteur thermique du véhicule. 15 20 REVENDICATIONS1. Dispositif (1) pour refroidir un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend : - une pompe (6) pour du liquide de refroidissement (5) ; - un moteur électrique (2) dédié à ladite pompe ; et, - un calculateur (3) pour régler un débit dudit liquide (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un réservoir (4) pour le liquide de refroidissement (5). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe est montée immergée dans le réservoir (4). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'une des faces du calculateur forme, au moins en partie, une paroi (14) du réservoir (4). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en que la pompe est montée fixée contre une des faces du calculateur. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une face du moteur (2) électrique dédié est montée adjacente avec une face du calculateur (3). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il forme un bloc motopompe (1). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en que le calculateur intègre au moins un connecteur pour un bus d'information, de préférence du type bus CAN et pour une alimentation électrique. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le calculateur (3) comprend des moyens de traitement d'informations pour la régulation du débit de liquide de refroidissement. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des capteurs pour au moins certaines des informations, lesdites informations pouvant être choisies parmi : des informations de température à un ou plusieurs endroits du moteur thermique; une température extérieure ; une température du fluide de refroidissement ; un style de conduite d'un conducteur du véhicule ; un régime du moteur thermique; et/ou, une vitesse du véhicule. 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le moteur dédié (2) est à commutation électronique, et en ce que le calculateur (3) comprend une partie de puissance pour assurer ladite commutation dudit moteur dédié (2). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en qu'il est adapté pour être logé dans une alvéole d'un carter du moteur thermique du véhicule. 25