Brevet FR3086888A1 — publié le 20200410

Système de refroidissement d'un calculateur d'un véhicule automobile utilisant le fluide frigorigène du dispositif de climatisation du véhicule La présente invention concerne le domaine des unités de commande électronique ou calculateurs présents dans un véhicule automobile, et notamment du refroidissement de ces calculateurs. De nos jours, les véhicules automobiles sont équipés de systèmes d'aides à la conduite, tels que notamment les systèmes d'aide au maintien de voie dits « lane keeping assist », d'acronyme « LKA » en termes anglo-saxons qui permettent de repositionner automatiquement le véhicule sur sa voie, des systèmes dits « lane centering assist», d'acronyme « LCA » en termes anglo-saxons qui permettent de maintenir le véhicule dans sa voie, ou encore des systèmes d'aide dits « adaptive cruise control », d'acronyme « ACC » en termes anglo-saxons capable de réguler la vitesse et de maintenir automatiquement une distance de sécurité par rapport au véhicule qui précède, mais également les systèmes de freinage automatique d'urgence, dits « automatic emergency braking « , d'acronyme « AEB » en termes anglo-saxons, ainsi que des systèmes de conduite autonome dits « hands off, eyes off », en termes anglo-saxons. De tels systèmes d'aide à la conduite nécessitent l'utilisation de calculateurs puissants capables de fusionner les données provenant d'une pluralité de capteurs, tel que notamment les radars, les caméras, les lidars, les capteurs ultra-sons, afin de commander de manière automatique les différents organes de commande du déplacement du véhicule, comme le freinage, la direction ou encore l'accélération Ce traitement de l'information nécessite des calculateurs volumineux ayant des puissances de calculs importantes De telles puissances de calculs peuvent être obtenues grâce à l'utilisation de microprocesseurs puissants nécessitant de dissiper une grande quantité 2 d'énergie, par exemple pouvant aller de plusieurs dizaines de watts à environ 200W, sous forme de chaleur, Faute de pouvoir être implantés dans la zone du compartiment moteur, de tels calculateurs sont généralement situés dans l'habitacle 5 du véhicule, par exemple sous la planche de bord Toutefois, le confinement de la planche de bord ne permet pas d'évacuer efficacement les calories générées par les calculateurs. Il est connu de dissiper l'énergie des calculateurs de petites taille utilisés notamment pour le système multimédia. Toutefois, 10 l'énergie dissipée par de tels calculateurs ne dépasse pas 20 à 30W, de sorte qu'il est possible de les refroidir en utilisant, par exemple, de gros dissipateurs en métal pourvu d'ailettes de refroidissement, ou encore des ventilateurs Toutefois, la dissipation d'énergie sous la planche de bord 15 d'une pluralité de calculateurs dédiés aux systèmes d'aides à la conduite n'est plus possible avec de tels dispositifs de refroidissement. En effet, la quantité d'énergie à dissiper est trop importante et conduirait à une élévation de température importante dans la zone de tableau de bord, voire dans l'habitacle du véhicule 20 On connait le document JP2017001412 qui décrit un système de refroidissement d'une unité de commande électronique utilisant un dissipateur avec le refroidissement par air, On peut également se référer au document JP 2000257429 qui propose un ventilateur de refroidissement afin de refroidir une unité de 25 commande électronique Il existe un besoin d'évacuer efficacement la chaleur émise par les calculateurs des systèmes d'aides à la conduite Le but de l'invention est donc d'évacuer efficacement, en dehors de la zone de tableau de bord, les calories générées par les 30 calculateurs des systèmes d'aides à la conduite La présente invention a pour objet un système de refroidissement d'un calculateur, par exemple d'un système d'aide à la conduite, destiné à être intégré dans un véhicule automobile comprenant un dispositif de climatisation du véhicule destiné à refroidir l'habitacle du véhicule comportant notamment, un condenseur, un évaporateur, un compresseur et un détendeur disposés généralement dans le compartiment avant du moteur et reliés par un circuit de refroidissement dans lequel un fluide frigorigène est apte à 5 circuler. Le système de refroidissement du calculateur comprend un module de refroidissement du calculateur monté sur le circuit de refroidissement et apte à être parcouru par ledit fluide frigorigène Ainsi, le module de refroidissement est apte à être refroidi 10 grâce au fluide frigorigène circulant dans le dispositif de climatisation, ce qui permet de dissiper l'énergie thermique évacuée par le calculateur. Le module de refroidissement est avantageusement fixé sur une face du calculateur, et peut venir en contact avec les éléments à 15 refroidir, notamment la carte électronique, afin de garantir une conductivité thermique efficace. Le fluide frigorigène est comprimé par le compresseur, puis refroidi par le condenseur avant d'être détendu et de traverser l'évaporateur situé dans une unité de chauffage, ventilation et 20 climatisation d'air, dites « HVAC, Heating, Ventilation, Air- conditionning » en termes anglo-saxons afin d'assurer une capacité de refroidissement à différents endroits du véhicule automobile Avantageusement, le système de refroidissement comprend un dispositif de contournement de l'é\iaporateur. 25 Le dispositif de contournement de l'évaporateur permet d'éviter de refroidir l'habitacle du véhicule, par exemple lorsque la température extérieure est inférieure à une valeur de seuil, par exemple en hiver. Selon un mode de réalisation, le dispositif de contournement de 30 l'évaporateur comprend un volet mobile entre une première position dans laquelle de l'air extérieur est apte à circuler à travers l'évaporateur afin d'être refroidi et ventilé dans l'habitacle et une deuxième position dans laquelle de l'air extérieur est apte à contourner l'évaporateur. 4 En d'autres termes le volet mobile est capable de forcer l'air extérieur à contourner l'évaporateur. Dans la deuxième position du volet mobile, le fluide frigorigène est apte à circuler dans l'évaporateur et dans le module de 5 refroidissement, mais l'air extérieur destiné à être ventilé dans l'habitacle n'est pas refroidi au travers de l'évaporateur. Le volet mobile peut être intégré dans l'unité de chauffage, ventilation et climatisation d'air. Par exemple, lorsqu'une demande de refroidi ssement est 10 sollicitée par le calculateur et par le dispositif de climatisation, le volet mobile est dans la première position. Par exemple, lorsqu'une demande de refroidi ssement est sollicitée uniquement par le calculateur, le volet mobile est dans la deuxième position. 15 La première position correspond à un état inactif du dispositif de contournement, la deuxième position correspond à un état actif du dispositif de contournement. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de contournement de l'évaporateur comprend une électrovanne à trois 20 voies pilotée par le dispositif de climatisation L'électrovanne pourrait être pilotée par un autre dispositif, comme par exemple le calculateur du moteur. L'électrovanne à trois voies est configurée de manière à ce que le fluide frigorigène est apte à circuler dans l'évaporateur et dans le 25 module de refroidissement dans un état inactif du dispositif de contournement, et de manière à ce que le fluide frigorigène n'est plus apte à circuler dans l'évaporateur, mais uniquement dans le module de refroidissement, dans un état actif du dispositif de contournement Par exemple, lorsqu'une demande de refroidi ssement est 30 sollicitée par le calculateur et par le dispositif de climatisation, le fluide frigorigène est apte à circuler dans l'évaporateur et dans le module de refroidissement Par exemple, lorsqu'une demande de refroidissement est sollicitée uniquement par le calculateur, le fluide frigorigène n'est 5 plus apte à circuler dans l'évaporateur, mais uniquement dans le module de refroidissement Le calculateur peut, par exemple, envoyer une consigne de refroidissement au calculateur du dispositif de climatisation, par 5 exemple via un bus CAN, afin de commander le compresseur en régime ou en modifiant sa cylindrée. Ce besoin en refroidissement du calculateur peut être déclenché par un capteur de température (non représenté) interne du calculateur, On pourrait également prévoir d'autres possibilités pour déclencher la consigne de refroidissement, 10 tel que par exemple un algorithme d'estimation de l'échauffement du calculateur en fonction, par exemple, de la charge du calculateur, Ainsi, le refroidissement du calculateur est ajusté au mieux en optimisant l'utilisation du compresseur afin d'économiser le carburant et l'énergie électrique, ainsi que de réduire les nuisances sonores 15 De manière avantageuse et selon les deux modes de réalisation, lorsqu'une demande de refroidissement est sollicitée par le calculateur et par le dispositif de climatisation, le dispositif de contournement est désactivé De manière avantageuse et selon les deux modes de réalisation, 20 lorsqu'une demande de refroidissement est sollicitée uniquement par le calculateur, le dispositif de contournement est activé Avantageusement, le module de refroidissement comprend un corps et un conduit, de manière nullement limitative encastré dans ledit corps, et pourvu d'une entrée raccordée à la sortie de 25 l'évaporateur et d'une sortie raccordée à l'entrée du compresseur, Le conduit peut avoir la forme d'un serpentin Par exemple, le corps a la forme d'une plaque Avantageusement, le corps du module de refroidissement est réalisé en matériau conducteur, tel que, par exemple de l'aluminium. 30 Avantageusement, le conduit est réalisé en matériau conducteur, tel que, par exemple de l'aluminium Selon un second aspect, l'invention concerne un véhicule automobile comprenant un habitacle, au moins un système d'aide à la 6 conduite et un calculateur associé, et comprenant un système de refroidissement dudit calculateur tel que décrit précédemment. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement 5 à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un système de refroidissement selon un mode de réalisation de l'invention d'un calculateur dans un véhicule automobile , 10 - la figure 2 est une vue en perspective d'un module de refroidissement du système de refroidissement de la figure 1, monté sur le calculateur , - la figure 3 représente très schématiquement un tableau de bord du véhicule automobile intégrant un système de refroidissement 15 selon un autre mode de réalisation de l'invention d'un calculateur ; et - les figures 4 et 5 illustrent l'architecture du circuit de refroidissement du module de refroidissement de la figure 1 selon deux modes de fonctionnement Sur la figure 1, on a représenté de manière très schématique un 20 système de refroidissement 10 d'un calculateur 20, par exemple d'un système d'aide à la conduite Le système de refroidissement 10 du calculateur 20 est destiné à être intégré dans un véhicule automobile 1 dont une partie est représentée schématiquement sur la figure 3. Le système de refroidissement 10 du calculateur 20 comprend 25 un dispositif de refroidi ssement 30, ou climatisation, destiné à refroidir l'habitacle du véhicule 1 Le dispositif de climatisation 30 comprend, notamment, un condenseur 31, un évaporateur 32, un compresseur 33 et un détendeur 34 disposés généralement dans le compartiment avant du moteur et 30 reliés par un circuit de refroidissement 35 dans lequel circule un fluide frigorigène. Le fluide frigorigène est comprimé par le compresseur 33, puis refroidi par le condenseur 31 avant de traverser l'évaporateur 32 situé dans une unité de chauffage, ventilation et climatisation d'air, dites « HVAC, Heating, Ventilation, Air-conditionning » en termes 7 anglo-saxons afin d'assurer une capacité de refroidissement à différents endroits du véhicule automobile. Le système de refroidissement 10 du calculateur 20 comprend un module de refroidi ssement 12 monté sur le ci rcuit de 5 refroidissement 35 entre la sortie de l'évaporateur 32 et l'entrée du compresseur 33 et parcouru par le fluide frigorigène. Tel qu'illustré en détail sur la figure 2, le module de refroidissement 12 comprend un corps 14 et un conduit 16 encastré dans ledit corps 14 et pourvu d'une entrée 16a raccordée à la sortie de 10 l'évaporateur 32 et d'une sortie 16b raccordée à l'entrée du compresseur 33. Le conduit 16 présente ici la forme d'un serpentin formant trois coudes. En variante, on pourrait prévoir toute autre forme du conduit 16. Le corps 14 a, de manière non limitative, la forme d'une plaque 15 et est, par exemple en matériau conducteur, tel que, par exemple de l'aluminium. Le conduit 16 est, par exemple, réalisé en matériau conducteur, tel que, par exemple de l'aluminium. Ainsi, le module de refroidissement 12 est refroidi grâce au 20 fluide frigorigène circulant dans le dispositif de climatisation 30 et permet de dissiper l'Energie thermique évacuée par le calculateur 20. Le module de refroidissement 12 est fixé sur une face du calculateur 20, et peut venir en contact avec les éléments à refroidir afin de garantir une conductivité thermique efficace. Le calculateur 20 25 comprend un boîtier 22 et une carte électronique 24 logée dans ledit boîtier 22. La carte électronique 24 comporte des composants dégageant de la chaleur. Le module de refroidissement 12 est agencé de manière à pouvoir échanger thermiquement avec ladite carte électronique 24. Par exemple, la carte électronique 24 peut être 30 connectée par une interface (non représentée) thermiquement conductrice et électriquement isolante au module de refroidissement 12. Le système de refroidissement 10 comprend avantageusement un dispositif de contournement de l'évaporateur 32 afin d'éviter de 8 refroidir l'habitacle 2 du véhicule 1, par exemple lorsque la température extérieure est inférieure à une valeur de seuil, par exemple en hiver. Dans le mode de réalisation de la figure 3, dans lequel les 5 mêmes éléments portent les mêmes références, le dispositif 40 de contournement de l'évaporateur 32 est sous la forme d'un volet mobile entre une première position PI dans laquelle l'air extérieur circule à travers l'évaporateur 32 afin d'être refroidi et ventilé dans l'habitacle 2 et une deuxième position P2 dans laquelle l'air extérieur contourne 10 l'évaporateur 32 Dans la deuxième position P2, le fluide frigorigène circule dans l'évaporateur 32 et dans le module de refroidissement 12, mais l'air refroidi par l'évaporateur 32 n'est pas ventilé dans l'habitacle 2 Le volet mobile 40 est intégré dans l'unité de chauffage, 15 ventilation et climatisation d'air et est capable de forcer l'air extérieur à contourner l'évaporateur 32. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, le dispositif 50 de contournement de l'évaporateur 32 est sous la forme d' une 20 électrovanne à trois voies pilotée par le dispositif de climatisation 30 En variante, le pilotage de l'électrovanne pourrait être réalisé par un autre calculateur, tel que, par exemple, le calculateur du contrôle moteur, ou un autre calculateur distinct configuré pour réaliser la synthèse entre la demande de climatisation émanent du 25 conducteur et la demande provenant du dispositif de refroidissement La figure 4 illustre le cas où la demande de refroidissement est sollicitée par le calculateur 20 et par le dispositif de climatisation, par l'intermédiaire par exemple du conducteur du véhicule Dans ce cas, le fluide frigorigène circule dans l'évaporateur 32 et dans le module de 30 refroidissement 12. La figure 5 illustre le cas où la demande de refroidissement est sollicitée uniquement par le calculateur 20 Dans ce cas, le fluide frigorigène ne circule plus dans l'évaporateur 32, mais uniquement dans le module de refroidissement 12. 9 Le calculateur 20 peut envoyer une consigne de refroidissement au calculateur du dispositif de climatisation 30, par exemple via un bus CAN, afin de commander le compresseur 33 en régime ou en modifiant sa cylindrée Ce besoin en refroidissement du calculateur 20 5 peut être déclenché par un capteur de température (non représenté) interne du calculateur 20. On pourrait également prévoir d'autres possibilités pour déclencher la consigne de refroidissement, tel que par exemple un algorithme d'estimation de l'échauffement du calculateur 20 en fonction, par exemple, de la charge du calculateur. 10 Ainsi, le refroidissement du calculateur 20 est ajusté au mieux en optimisant l'utilisation du compresseur 33 afin d'économiser le carburant et l'énergie électrique, ainsi que de réduire les nuisances sonores Le calculateur à refroidir peut, par exemple, émettre des 15 consignes de refroidissement en watts, par exemple entre 10W et 200W, qui peuvent être ensuite converties par le calculateur du dispositif de climatisation 30 en modification de régime du compresseur 33, par exemple via une table de correspondance Par exemple, on pourrait envisager qu'environ 40 à 50W corresponde à 20 1 0 Otr/m in Ainsi, lorsque la température du calculateur 20 est supérieure à une première valeur de seuil, le calculateur à refroidir émet une consigne de refroidissement au dispositif de climatisation 30 On pourrait prévoir qu'au-delà d'une deuxième valeur de seuil 25 de température, par exemple, correspondant à un défaut du système de refroidissement, du calculateur ou encore une fuite de réfrigérant, le calculateur d'aide à la conduite pourrait être désactivé et un message d'alerte pourrait être envoyé au conducteur du véhicule Grâce à l'invention, on peut aisément et efficacement refroidir 30 tous les calculateurs intégrés dans la planche de bord, REVENDICATIONS1. Système de refroidissement (10) d'un calculateur (20) destiné à être intégré dans un véhicule automobile (1) comprenant un dispositif de climatisation (30) du véhicule destiné à refroidir l'habitacle du véhicule (1) comportant notamment, un condenseur (31), un évaporateur (32), un compresseur (33) et un détendeur (34) reliés par un circuit de refroidissement (35) dans lequel un fluide frigorigène est apte à circuler, caractérisé en ce qu'il comprend un module de refroidissement (12) du calculateur (20) monté sur le circuit de refroidissement (35) et apte à être parcouru par ledit fluide frigorigène. 2. Système de refroidissement selon la revendication 1, comprenant un dispositif (40, 50) de contournement de l'évaporateur (32). 3. Système de refroidissement selon la revendication 2, dans lequel le dispositif (40) de contournement de l'évaporateur (32) comprend un volet mobile entre une première position (Pl) dans laquelle de l'air extérieur est apte à circuler à travers l'évaporateur (32) afin d'être refroidi et ventilé dans l'habitacle (2) et une deuxième position (P2) dans laquelle de l'air extérieur est apte à contourner l'évaporateur (32), la première position (Pl) correspondant à un état inactif du dispositif de contournement, la deuxième position (P2) correspondant à un état actif du dispositif de contournement. 4. Système de refroidissement selon la revendication 2, dans lequel le dispositif (50) de contournement de l'évaporateur (32) comprend une électrovanne à trois voies apte à être pilotée par le dispositif de climatisation (30) et configurée de manière à ce que le fluide frigorigène est apte à circuler dans l'évaporateur (32) et dans le module de refroidissement (12) dans un état inactif du dispositif de contournement, et de manière à ce que le fluide frigorigène n'est plus apte à circuler dans l'évaporateur (32), mais uniquement dans le module de refroidissement (12), dans un état actif du dispositif de contournement. 11 5. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel lorsqu'une demande de refroidissement est sollicitée par le calculateur (20) et par le dispositif de climatisation, le dispositif de contournement est désactivé. 5 6. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel lorsqu'une demande de refroidissement est sollicitée uniquement par le calculateur (20), le dispositif de contournement est activé. 7. Système de refroidissement selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, dans lequel le module de refroidissement (12) comprend un corps (14) et un conduit (16) pourvu d'une entrée (16a) raccordée à la sortie de l'évaporateur (32) et d'une sortie (16b) raccordée à l'entrée du compresseur (33). 8. Système de refroidissement selon la revendication 7, dans 15 lequel le conduit (16) présente la forme d'un serpentin. 9. Système de refroidissement selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le corps (14) est réalisé en matériau conducteur, tel que, par exemple de l'aluminium. 10. Véhicule automobile comprenant un habitacle (1), au moins 20 un système d'aide à la conduite et un calculateur (20) associé, et comprenant un système de refroidissement (10) dudit calculateur (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes.