Brevet FR3049235A1 — publié le 20170929

Système auxiliaire de conditionnement d'air pour véhicule automobile L'invention concerne, de manière générale, les systèmes de conditionnement d'air pour véhicule automobile et se rapporte plus particulièrement à un système auxiliaire de conditionnement d'air. Comme on le sait, les véhicules automobiles sont souvent dotés d'un système de conditionnement d'air qui est destiné à réguler la température intérieure de l'habitacle autour d'une valeur de consigne. En l'absence d'un tel système de conditionnement d'air, les véhicules sont dotés de systèmes de ventilation assurant une ventilation de l'air ambiant, sans refroidissement. L'air peut toutefois être chauffé à partir de la chaleur dégagée par le groupe motopropulseur du véhicule ou à partir d'un système de chauffage auxiliaire. Par ailleurs, l'interaction entre le flux de chaleur convectif, conductif et celui du rayonnement solaire vers l'habitacle est très complexe et susceptible de rendre inhomogène la température à l'intérieur de l'habitacle. De même, les courants d'air dans l'habitacle contribuent au caractère inhomogène de la température. Pour tenter d'améliorer l'homogénéité de la température dans l'habitacle, les véhicules sont pourvus de systèmes de conditionnement d'air multizone qui assurent le contrôle de la température de l'habitacle. Les systèmes multizones peuvent gérer jusqu'à quatre zones. De tels systèmes ont toutefois une structure complexe, ce qui augmente leur coût de fabrication. En outre, ils ne peuvent être activés que lorsque le moteur du véhicule est en fonctionnement. Pour pallier ces divers inconvénients, il a été proposé, dans le document US 2012/0079837, d'utiliser des modules thermoélectriques en relation d'échange thermique avec un échangeur de chaleur, lui- même en relation d'échange thermique avec des composants de traction du véhicule. 3049235 2 Lorsqu'il s'agit d'un véhicule à traction électrique, il peut s'agir, par exemple, de la batterie, du moteur électrique de traction, ou encore de composants d'électronique de puissance. Il a été toutefois constaté que ce type de dispositif ne permet 5 pas d'effectuer efficacement le réchauffage ou le refroidissement de l'habitacle d'un véhicule automobile. L'invention propose donc, pour pallier cet inconvénient, un système auxiliaire de conditionnement d'air pour véhicule automobile, comprenant au moins un module thermoélectrique, et comportant deux 10 dispositifs de transfert de chaleur, respectivement de chauffage et de refroidissement, comprenant chacun un circuit en boucle fermée dans lequel circule un fluide caloporteur en relation d'échange thermique avec le module thermoélectrique et un échangeur thermique en relation d'échange thermique avec le circuit en boucle fermée et associé à un 15 ventilateur d'aspiration d'air dans le dispositif et de refoulement d'air hors du dispositif, et au moins un commutateur pour activer les dispositifs de transfert de chaleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque dispositif de transfert de chaleur est adapté pour aspirer l'air de 20 l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile pour le refouler vers l'extérieur. Selon encore une autre caractéristique, le circuit de fluide caloporteur est pourvu d'une pompe de circulation dudit fluide. Dans un mode de réalisation, les modules thermoélectriques 25 sont des modules à effet Peltier alimentés en énergie électrique. Avantageusement, le ventilateur de chaque dispositif de transfert est activable indépendamment du module thermoélectrique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement 30 à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est un schéma synoptique d'un système auxiliaire de conditionnement d'air conforme à l'invention ; 3049235 3 -la figure 2 est une vue extérieure d'un véhicule automobile montrant le renouvellement de l'air à l'intérieur de l'habitacle du véhicule au moyen d'un système auxiliaire de conditionnement d'air conforme à l'invention ; 5 -la figure 3 est une vue de l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile montrant le renouvellement de l'air intérieur de l'habitacle au moyen d'un système conforme à l'invention ; -la figure 4 montre le schéma électrique d'un système auxiliaire de conditionnement d'air conforme à l'invention ; et 10 -la figure 5 montre des courbes illustrant la variation de température de l'habitacle d'un véhicule automobile équipé d'un système auxiliaire de conditionnement selon l'invention. On se référera tout d'abord à la figure 1 qui illustre l'architecture générale d'un système de conditionnement d'air selon 15 l'invention, désigné par la référence numérique générale 1. Ce dispositif est destiné à être implanté dans l'habitacle d'un véhicule afin d'assurer sélectivement son chauffage ou son refroidissement en réponse à une commande réalisée manuellement par un utilisateur 20 Ce dispositif comporte essentiellement un module thermoélectrique 2 en relation d'échange thermique avec une partie froide 3 et une partie chaude 4. Le module thermoélectrique est un module à effet Peltier. Un tel effet est à la portée d'un homme du métier. Il ne sera 25 donc pas décrit en détail par la suite. On notera toutefois qu'il consiste à bénéficier de l'effet qui se produit dans des matériaux électriquement conducteurs liés par des jonctions, en présence d'un courant électrique. L'une des jonctions se refroidit alors que l'autre se réchauffe. 30 Chacune des parties froide et chaude comporte un dispositif de transfert de chaleur, respectivement 5 et 6, comprenant un radiateur 7 en contact avec le module thermoélectrique, par exemple en cuivre, un circuit en boucle fermée, respectivement 8 et 9, dans lequel circule un fluide caloporteur et en relation d'échange thermique avec le radiateur 3049235 4 et un échangeur de chaleur, 10 et 11 qui récupère les calories ou les frigories issues du circuit en boucle fermée 8 ou 9. L'échangeur de chaleur 10 ou 11 est en outre associé à un ventilateur (non représenté) qui aspire l'air à partir de l'habitacle pour 5 le refouler vers l'extérieur. En ce qui concerne la partie chaude 4, le ventilateur aspire l'air chaud de l'habitacle pour le refouler vers l'extérieur du véhicule. Au contraire, en ce qui concerne la partie froide 3, le ventilateur aspire l'air froid de l'habitacle pour le refouler vers 10 l'extérieur. Ainsi, en référence aux figures 2 et 3, la carrosserie de l'habitacle est dotée d'ouvertures 01 et 02 assurant l'une, l'aspiration de l'air de l'extérieur pour renouveler l'air de l'habitacle, et l'autre, le refoulement de l'air issu du système auxiliaire de conditionnement. 15 Ces couvertures 01 et 02 communiquent avec des ouvertures correspondantes 03 et 04 de l'habitacle. Le module thermoélectrique 2 ainsi que les ventilateurs associés aux échangeurs 10 et 11 sont alimentés en énergie électrique, par exemple à partir de la batterie du véhicule. 20 De même, le circuit en boucle fermée 8, 9 est doté d'une pompe de circulation du fluide (non représentée), qui est alimentée à partir de la batterie. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le système est doté d'un unique module thermoélectrique. Il est également possible, 25 sans sortir du cadre de l'invention, de doter le système de plusieurs modules thermoélectriques. On a représenté sur la figure 4 un tel mode de réalisation. Comme on le voit sur cette figure, qui montre le circuit électrique d'un système auxiliaire de conditionnement doté de deux 30 modules thermoélectriques TE1 et TE2, le système est alimenté à partir d'une batterie dont les bornes sont raccordées, par l'intermédiaire d'un interrupteur I et d'un relais RL, à deux commutateurs Cl et C2 manipulables manuellement par un utilisateur pour piloter la polarité des modules thermoélectriques TE1 et TE2 3049235 5 suivant le mode de fonctionnement que l'on souhaite obtenir, en chauffage, ou en refroidissement. Les deux commutateurs Cl et C2 sont associés à des fusibles Fl et F2 situés entre les relais et les commutateurs. 5 Par ailleurs, comme on le voit sur cette figure, la fermeture de l'interrupteur et du relais provoquent l'activation de deux pompes Pl et P2 associées aux circuits en boucle fermée 8 et 9 et deux ventilateurs V1 et V2 associés aux échangeurs de chaleur 10 et 11. Un tel système permet de fournir un conditionnement auxiliaire 10 pour véhicule automobile, qui n'utilise aucun gaz réfrigérant susceptible d'avoir un impact négatif sur l'environnement. On a représenté sur la figure 6 l'évolution en fonction du temps de la température au sein du système auxiliaire. Sur cette figure, 15 -la température Ti désigne la température de l'air en amont de la grille de ventilation de l'habitacle du côté de la partie froide ; -la température T2 désigne la température sur l'échangeur de chaleur du côté de la partie froide; -la température T3 désigne la température de l'air devant 20 l'échangeur de chaleur du côté de la partie chaude ; -la température T4 désigne la température sur l'échangeur de chaleur du côté de la partie chaude ; -la température T5 désigne la température sur le module thermoélectrique du côté de la partie froide ; 25 -la température T6 désigne la température sur le module thermoélectrique du côté de la partie chaude ; et -la température T7 désigne la température dans l'habitacle. On notera que le ventilateur de chaque échangeur thermique peut être activé indépendamment du module Peltier. Ainsi, lorsque le 30 véhicule est à l'arrêt, on peut procéder à une ventilation de l'intérieur de l'habitacle, sans mettre en oeuvre les modules thermoélectriques et ainsi limiter la consommation du dispositif. REVENDICATIONS1. Système auxiliaire de conditionnement d'air pour véhicule automobile, comprenant au moins un module thermoélectrique (2), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dispositifs de transfert de chaleur (5, 6), respectivement de chauffage et de refroidissement, comprenant chacun un circuit en boucle fermée (8, 9) dans lequel circule un fluide caloporteur en relation d'échange thermique avec le module thermoélectrique et un échangeur thermique (10, 11) en relation d'échange thermique avec le circuit en boucle fermée et associé à un ventilateur d'aspiration d'air dans le dispositif et de refoulement d'air hors du dispositif, et au moins un commutateur pour activer les dispositifs de transfert de chaleur. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque dispositif de transfert de chaleur est adapté pour aspirer l'air de l'intérieur de l'habitacle du véhicule pour le refouler vers l'extérieur. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le fluide caloporteur est pourvu d'une pompe de circulation dudit fluide. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le module thermoélectrique est un module à effet Peltier alimenté en énergie électrique. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le ventilateur de chaque dispositif de transfert est activable indépendamment du module thermoélectrique.