Brevet FR3012592A1 — publié le 20150501

Système de refroidissement à plusieurs radiateurs L'invention concerne un système de refroidissement à deux radiateurs équipant un véhicule automobile, comme par exemple un véhicule électrique dont sont refroidis d'une part les batteries électriques et d'autre part les composants d'électronique de puissance. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION L'invention concerne un véhicule équipé d'au moins deux radiateurs raccordés à deux circuits thermodynamique distincts pour les refroidir, ces deux radiateurs étant typiquement montés en partie avant du véhicule pour être traversés par le flux d'air dans lequel évolue le véhicule. Dans les architectures actuelles, les différents radiateurs de refroidissement équipant un véhicule, sont montés soit côte à côte, soit l'un derrière l'autre, au niveau de la calandre du véhicule. Mais en pratique, ces radiateurs de refroidissement sont de plus en plus difficiles à intégrer du fait de l'augmentation de leur nombre et de leurs dimensions alors que l'espace disponible en partie avant du véhicule ne change pas. La solution consistant à réduire leur dimensionnement est pénalisante du fait qu'elle implique de détériorer l'efficacité de refroidissement, ce qui pénalise la durée de vie des composants refroidis. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution pour remédier à cet inconvénient. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un système de refroidissement pour véhicule automobile comportant au moins deux radiateurs de refroidissement destinés à être montés en partie avant du véhicule pour refroidir le fluide caloporteur d'un premier circuit tel qu'un circuit de refroidissement de batteries électriques, et le fluide caloporteur d'un deuxième circuit tel qu'un circuit de refroidissement de composants d'électronique de puissance, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de distribution commandables de type vannes et autres pour selon le cas : - connecter le premier circuit au premier radiateur et le deuxième circuit au deuxième radiateur ; - isoler le premier circuit du premier radiateur et connecter le second circuit au premier et au second radiateur ou isoler le second circuit du second radiateur et connecter le premier circuit au premier et au second radiateur. Avec cette solution, il est possible de réduire le dimensionnement des radiateurs sans pénaliser le refroidissement de l'un des deux circuits, du fait que lorsque c'est nécessaire, les deux radiateurs peuvent être utilisés conjointement pour refroidir l'un des circuits lorsque l'utilisation d'au moins l'un de ces radiateurs n'est pas nécessaire pour refroidir l'autre circuit, ce qui permet d'apporter pour le circuit refroidi par les deux radiateurs une puissance de refroidissement importante. L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel les moyens de distribution commandables sont agencés pour connecter le second circuit au premier et au second radiateur en parallèle. L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel les moyens de distribution comportent une première vanne à trois voies permettant de commander le passage du liquide caloporteur du premier circuit traversant le premier radiateur et d'isoler le premier circuit de ce premier radiateur, cette première vanne à trois voies ayant une première voie reliée à une entrée du premier radiateur, une seconde voie reliée à une sortie du premier radiateur et destinée à être reliée en outre à une entrée du premier circuit, et une troisième voie destinée à être reliée à une sortie du premier circuit. L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel les moyens de distribution comportent une seconde vanne à trois voies qui est interposée entre la première vanne à trois voies et la sortie du premier radiateur pour avoir une première voie reliée à la sortie du premier radiateur et une seconde voie reliée à la seconde voie de la première vanne à trois voies tout en étant destinée à être reliée en outre à une entrée du premier circuit, cette seconde vanne ayant une troisième voie reliée à une sortie du second radiateur tout en étant destinée à être reliée à une entrée du deuxième circuit, ainsi qu'un élément de type clapet ou vanne relié à la sortie du premier radiateur et à la sortie du deuxième radiateur tout en étant destiné à être relié à l'entrée du second circuit, cet élément permettant d'interdire le passage de fluide depuis l'entrée du premier circuit vers l'entrée du second circuit. L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel les moyens de distribution comportent une autre première vanne à trois voies permettant de commander le passage du liquide caloporteur du second circuit traversant le second radiateur et d'isoler le second circuit de ce second radiateur, cette autre première vanne à trois voies ayant une première voie reliée à une entrée du second radiateur, une seconde voie reliée à une sortie du second radiateur et destinée à être reliée en outre à une entrée du second circuit, et une troisième voie destinée à être reliée à une sortie du second circuit. L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel les moyens de distribution comportent une autre deuxième vanne à trois voies qui est interposée entre l'autre première vanne à trois voies et la sortie du second radiateur pour avoir une première voie reliée à la sortie du second radiateur et une seconde voie reliée à la seconde voie de l'autre première vanne à trois voies tout en étant destinée à être reliée en outre à une entrée du second circuit, cette autre seconde vanne ayant une troisième voie reliée à une sortie du premier radiateur tout en étant destinée à être reliée à une entrée du premier circuit, ainsi qu'un élément de type clapet ou vanne relié à la sortie du second radiateur et à la sortie du premier radiateur tout en étant destiné à être relié à l'entrée du premier circuit, cet élément permettant d'interdire le passage de fluide depuis l'entrée du second circuit vers l'entrée du premier circuit. Selon une variante d'exécution de l'invention, la première vanne à trois voies est progressive et permet de réguler la quantité de liquide caloporteur du premier circuit traversant le premier radiateur. Selon une autre variante d'exécution de l'invention, l'autre première vanne à trois voies est progressive et permet de réguler la quantité de liquide caloporteur du second circuit traversant le second radiateur. Selon une autre variante d'exécution de l'invention, la première vanne à trois voies n'est pas progressive et est préférentiellement apte à prendre une position totalement ouverte et une position totalement fermée. Selon une autre variante d'exécution de l'invention, l'autre première vanne à trois voies n'est pas progressive et est préférentiellement apte à prendre une position totalement ouverte et une position totalement fermée. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 montre schématiquement le système selon l'invention dans une configuration où le premier et le second radiateur refroidissent respectivement le fluide du premier circuit et le fluide du deuxième circuit ; La figure 2 montre schématiquement le système selon l'invention dans une configuration où le premier et le second radiateur refroidissent conjointement le fluide du second circuit et où le fluide du premier circuit n'est pas refroidi. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'idée à la base de l'invention est d'optimiser le taux d'utilisation de deux radiateurs grâce à un système de distribution commandé pouvant être configuré soit pour que les deux radiateurs refroidissent respectivement le premier et le second circuit soit pour qu'au contraire les deux radiateurs refroidissent conjointement le fluide d'un seul de ces deux circuits. L'agencement qui est représenté aux figures 1 et 2 permet de passer de l'une à l'autre de ces deux configurations de manière commandée, de telle manière qu'une unité de gestion du refroidissement peut, selon la situation automatiquement commander le système pour que les deux radiateurs refroidissent soit les deux circuits soit un seul. Ce système comporte un premier radiateur de refroidissement R1 et un deuxième radiateur de refroidissement R2 qui sont ici disposés côte à côte, en étant avantageusement montés en partie avant du véhicule de manière à être traversés par un flux d'air frais. Ils pourraient aussi le cas échéant être montés l'un derrière l'autre en partie avant du véhicule. Ces deux radiateurs R1 et R2 sont prévus pour refroidir le fluide caloporteur de deux circuits distincts du véhicule, repérés par Cl et C2. Ces deux circuits, dans lesquels circule un même type de fluide caloporteur sont par exemple un circuit de refroidissement des batteries électriques du véhicule pour le circuit C1, et un circuit de refroidissement de l'électronique de puissance de ce véhicule pour le circuit C2, lorsqu'il s'agit d'un véhicule électrique. Le système de refroidissement est relié d'une part à une sortie SC1 du circuit C1, qui délivre du fluide à refroidir et qui a par exemple été réchauffé par les batteries électriques, et d'autre part à une entrée EC1 du circuit Cl destinée à recevoir du fluide caloporteur refroidi. De manière analogue, il est relié à une sortie SC2 du circuit C2 délivrant du fluide à refroidir, qui a été réchauffé par des composants d'électronique de puissance, et à une entrée EC2 de ce circuit C2 destinée à recevoir le fluide caloporteur refroidi en vue de refroidir les composants d'électroniques de puissance en question. Plus particulièrement, et comme visible sur la figure 1, la sortie SC1 du circuit Cl est reliée à une entrée ER1 du premier radiateur R1 par l'intermédiaire d'une première vanne à trois voies VTP pouvant être ou non progressive. Cette première vanne à trois voies VTP a une première voie vtpl reliée à l'entrée ER1 du premier radiateur R1, et une seconde voie vtp2 reliée à une sortie SR1 de ce premier radiateur R1, cette seconde voie vtp2 étant aussi reliée en outre à une entrée EC1 du premier circuit C1. La sortie SC1 du premier circuit est connectée à la troisième voie vtp3 de cette première vanne VTP. Lorsque cette première vanne à trois voies VTP est progressive, elle est pilotée par une unité de commande pour réguler le refroidissement du premier circuit, par exemple selon une valeur de consigne de la température du liquide refroidi injecté dans l'entrée EC1. Concrètement, si cette première vanne VTP est complètement ouverte comme dans la figure 1, tout le fluide issu de la sortie SC1 traverse le premier radiateur R1 pour y être refroidi avant d'être réinjecté par l'entrée EC1. Mais, lorsque cette première vanne VTP est progressive, cette vanne VTP peut aussi être partiellement fermée pour que seulement une partie du fluide issu de la sortie SC1 soit dirigé vers le radiateur R1, la partie de fluide non dirigée vers le radiateur R1 étant alors directement réinjectée dans l'entrée EC1 du circuit C1. A l'extrême, lorsqu'il n'est pas nécessaire de refroidir le fluide du circuit Cl ou lorsque la température extérieure devient supérieure à la température de consigne du liquide, cette première vanne VTP est fermée, de sorte que tout le fluide issu de la sortie SC1 est directement réinjecté dans l'entrée EC1, sans être refroidi par le radiateur R1, ce qui correspond à la situation de la figure 2. Comme on peut le voir sur les figures, une seconde vanne à trois voies, repérée par VTB, est interposée entre la première vanne VTP et la sortie SR1 du radiateur Rl. Cette seconde vanne VTB à trois voies a une première voie vtbl reliée à la sortie SR1 du premier radiateur R1 et une seconde voie vtb2 reliée à la seconde voie vtp2 de la première vanne VTP et aussi à l'entrée EC1 du premier circuit C1. La troisième voie vtb3 de cette seconde vanne VTB est reliée à une sortie SR2 du second radiateur R2 et aussi à l'entrée EC2 du deuxième circuit C2. Complémentairement, les deux entrées ER1 et ER2, respectivement du premier radiateur R1 et du second radiateur R2 sont reliées l'une à l'autre par une vanne commandée ou un clapet CL, lorsque par exemple la pression au niveau de l'entrée ER1 est supérieure à celle au niveau de l'entrée ER2, interdisant le passage de fluide caloporteur depuis la première entrée ER1 vers la seconde entrée ER2, mais autorisant le passage de fluide depuis l'entrée ER2 du second radiateur vers l'entrée ER1 du premier radiateur. Complémentairement, et comme visible dans les figures, la sortie SC2 du second circuit C2 est reliée directement à l'entrée ER2 du second radiateur R2, en étant de fait aussi reliée au clapet CL. Lorsque le fluide des deux circuits Cl et C2 peut et doit être refroidi, le système est commandé pour que d'une part la première vanne à trois voies VTP mette en communication ses voies vtpl et vtp3 l'une avec l'autre tout en fermant sa voie vtp2, et pour que sa seconde vanne à trois voies VTB mette en communication ses voies vtbl et vtb2 l'une avec l'autre tout en fermant sa troisième voie vtb3. Cette configuration qui correspond à celle de la figure 1 a pour effet que tout le fluide caloporteur du circuit Cl est refroidi par le premier radiateur R1 et que tout le fluide caloporteur du circuit C2 est refroidi par le second radiateur R2. Autrement dit, le fluide caloporteur arrivant par la sortie SC1 du circuit Cl est intégralement injecté dans l'entrée ER1 du premier radiateur R1 pour y être refroidi, avant d'être intégralement réintroduit dans le circuit Cl par son entrée EC1. Et de manière analogue, le fluide caloporteur issu de la sortie SC2 du second circuit C2 est intégralement injecté dans l'entrée ER2 du second radiateur R2 pour y être refroidi avant d'être intégralement réinjecté dans l'entrée EC2 de ce second circuit C2. Lorsque seul le fluide du second circuit C2 doit être refroidi, mais avec une forte puissance de refroidissement, les deux vannes VTP et VTB du système sont commandées pour que le fluide du second circuit C2 traverse en parallèle les deux radiateurs R1 et R2, ce qui correspond à la configuration de la figure 2. La première vanne à trois voies VTP est alors commandée pour mettre en communication ses voies vtp2 et vtp3 l'une avec l'autre tout en fermant sa voie vtpl . Et la seconde vanne à trois voies VTB est commandée pour mettre en communication ses voies vtbl et vtb3 l'une avec l'autre tout en fermant sa voie vtb2. Comme visible dans la figure 2, tout le fluide issu de la sortie SC1 du circuit Cl est alors intégralement redirigé vers l'entrée EC1 de ce circuit sans être refroidi. Parallèlement, le fluide issu de la sortie SC2 du circuit C2 est admis d'une part dans l'entrée ER1 du premier radiateur et dans l'entrée ER2 du second radiateur de manière à être refroidi dans ces deux radiateurs. Au niveau des sorties SR1 et SR2 de ces deux radiateurs, le fluide issu de la sortie SR1 arrive par la voie vtbl de la vanne VTB, de sorte qu'il est dirigé vers la voie vtb3 de cette même vanne, pour être réinjecté dans l'entrée EC2, conjointement avec le fluide refroidi dans le second radiateur R2 et issu de la sortie SR2 de ce second radiateur R2. Dans ces conditions, le fluide caloporteur du second circuit C2 est refroidi en parallèle par les deux radiateurs R1 et R2, ce qui permet d'accroître l'efficacité du refroidissement de ce fluide. Le clapet anti retour CL qui est interposé entre les deux entrées ER1 et ER2 peut être remplacé par une électrovanne qui est alors commandée pour être fermée dans la configuration de la figure 1 où les circuits Cl et C2 sont refroidis respectivement par les radiateurs R1 et R2. Cette électrovanne est alors commandée pour être ouverte dans la configuration de la figure 2 où les radiateurs R1 et R2 assurent conjointement le refroidissement du fluide du circuit C2. En pratique, l'invention est adaptée au cas d'un véhicule hybride ou électrique comportant d'une part un circuit de refroidissement de ses batteries capable de fonctionner correctement seulement lorsque la température extérieure est suffisamment basse et/ou que le flux d'air est suffisamment important, et un circuit de refroidissement de ses composants d'électronique de puissance devant fonctionner efficacement dans toutes les situations. Concrètement, la température de fonctionnement normale pour les batteries d'un véhicule étant relativement basse, par exemple 30°, il n'est pas envisageable d'injecter dans le circuit de refroidissement de ces batteries un fluide ayant une température supérieure à 30°. Cette contrainte n'existe pas dans le cas des composants d'électronique de puissance d'un véhicule électrique, car ceux-ci ont des températures de fonctionnement significativement plus élevées, mais ils nécessitent cependant d'être continuellement refroidis. Dans ces conditions, lorsque le flux d'air devient insuffisant ou que la température extérieure devient trop élevée pour que le premier radiateur assure un refroidissement valable des batteries, la commande reconfigure les moyens de distribution pour ne plus refroidir les batteries mais pour refroidir les composants électroniques au moyen des deux radiateurs, selon la configuration de la figure 2. Les batteries peuvent être refroidies dans le même temps par exemple par un échangeur à plaques. Autrement dit, l'invention permet d'assurer un refroidissement efficace des composants électroniques lorsqu'ils sont par exemple exposés à des températures supérieures à 30°C, grâce aux deux radiateurs, en optimisant la surface globale des radiateurs de refroidissement du véhicule en toutes circonstances. Elle permet ainsi de modifier le dimensionnement du second radiateur pour le réduire en le dimensionnant pour une température maximum de l'air comprise préférentiellement dans un intervalle de 25°C - 30°C car le premier radiateur peut être sollicité et exploité pour compléter le refroidissement des composants d'électronique de puissance à plus haute température. REVENDICATIONS1. Système de refroidissement pour véhicule automobile comportant au moins deux radiateurs (R1, R2) de refroidissement destinés à être montés en partie avant du véhicule pour refroidir le fluide caloporteur d'un premier circuit (C1) tel qu'un circuit de refroidissement de batteries électriques, et le fluide caloporteur d'un deuxième circuit (C2) tel qu'un circuit de refroidissement de composants d'électronique de puissance, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de distribution commandables de type vannes (VTP, VTB, CL) et autres pour sélectivement : - connecter le premier circuit (C1) au premier radiateur (R1) et le deuxième circuit (C2) au deuxième radiateur (R2) ; - isoler le premier circuit (C1) du premier radiateur (R1) et connecter le second circuit (C2) au premier et au second radiateur (R1, R2) ou isoler le second circuit (C2) du second radiateur (R2) et connecter le premier circuit (C1) au premier et au second radiateur (R1, R2). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les moyens de distribution commandables (VTP, VTB, CL) sont agencés pour connecter le second circuit au premier et au second radiateur (R1, R2) en parallèle. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de distribution (VTP, VTB, CL) comportent une première vanne à trois voies (VTP) permettant de commander le passage du liquide caloporteur du premier circuit traversant le premier radiateur et d'isoler le premier circuit (C1) de ce premier radiateur (R1), cette première vanne à trois voies (VTP) ayant une première voie (vtp1) reliée à une entrée (ER1) du premier radiateur (R1), une seconde voie (vtp2) reliée à une sortie (SR1) du premier radiateur (R1) et destinée à être reliée en outre à une entrée (EC1) du premier circuit (C1), et une troisième voie (vtp3) destinée à être reliée à une sortie (SC1) du premier circuit (C1). 4. Système selon la revendication 3, dans lequel les moyens de distribution (VTP, VTB, CL) comportent une seconde vanne à trois voies (VTB) qui est interposée entre la première vanne à trois voies (VTP) et la sortie (SR1) du premier radiateur (R1) pour avoir une première voie (vtb1) reliée à la sortie (SR1) du premier radiateur (R1) et une seconde voie (vtb2) reliée à la seconde voie (vtp2) de la première vanne à trois voies (VTP) tout en étant destinée à être reliée en outre à une entrée (EC1) du premier circuit (C1), cette seconde vanne (VTB) ayant une troisièmevoie (vtb3) reliée à une sortie (SR2) du second radiateur (R2) tout en étant destinée à être reliée à une entrée (EC2) du deuxième circuit (C2), ainsi qu'un élément de type clapet ou vanne relié à la sortie (SR1) du premier radiateur (R1) et à la sortie (SR2) du deuxième radiateur (R2) tout en étant destiné à être relié à l'entrée (EC2) du second circuit (C2), cet élément permettant d'interdire le passage de fluide depuis l'entrée (EC1) du premier circuit (C1) vers l'entrée (EC2) du second circuit (C2). 5. Système selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la première vanne à trois voies (VTP) est progressive et permet de réguler la quantité de liquide caloporteur du premier circuit (C1) traversant le premier radiateur (R1).10