Brevet FR3126655A1 — publié le 20230310

Module de refroidissement (C) pour plateforme modulaire (A) d’un châssis de véhicule automobile électrique, ladite plateforme modulaire (A) comportant les batteries (B) ainsi que le train de puissance électrique du véhicule automobile électrique, ledit module de refroidissement (C) étant destiné à être traversé par un flux d’air externe (500), ledit module de refroidissement (C) comportant au moins un premier échangeur de chaleur (C40), destiné à être traversé par le flux d’air externe (500), et un premier boîtier collecteur (C41) accolé audit échangeur de chaleur (C40), ledit premier boitier collecteur (C41) formant une volute au sein de laquelle s’étend une turbomachine tangentielle (C30), ladite turbomachine tangentielle (C30) comportant une turbine (C28) s’étendant le long d’un axe de rotation (Cy) parallèle au plan formé par l’échangeur de chaleur (C40), la profondeur (Cx1) du premier boitier collecteur (C41) étant comprise entre 1,5 à 1,7 fois le diamètre (C28d) de la turbine (C28). Figure d’abrégé fig 2a Module de refroidissement à turbomachine tangentielle pour plateforme modulaire d’un châssis de véhicule automobile électrique La présente invention concerne le domaine des modules de refroidissement pour véhicule électrique et plus particulièrement les modules de refroidissement pour une plateforme modulaire d’un châssis de véhicule automobile électrique. Dans le domaine automobile et notamment dans le domaine des véhicules automobiles électriques, pour des raisons de standardisation et d’économie d’échelle, on peut parfois avoir recours à des plateformes modulaires de châssis d’un véhicule automobile électrique. De telles plateformes modulaires comporte notamment les batteries, le train de puissance électrique ainsi que la partie cycle, notamment les roues, le système de freinage et de suspension du véhicule automobile. Par train de puissance électrique du véhicule automobile, on entend plus précisément l’électrique de puissance ainsi que le ou les moteurs électriques du véhicule automobile. Une telle plateforme modulaire est utilisée afin d’avoir une plateforme unique, regroupant la plupart des composants de propulsion, d’alimentation et de stockage électrique sur laquelle il est installé des habitacles et des carrosseries divers, correspondant à différents modèles de véhicules automobiles. Cependant, afin d’améliorer l’autonomie du véhicule électrique, une grande partie de la place au sein de cette plateforme modulaire est réservée aux batteries. Il reste alors peu d’espace pour intégrer un dispositif de gestion thermique permettant la gestion thermique à la fois des batteries et de l’habitacle. Les dispositifs de gestion thermique conventionnels sont généralement encombrants et nécessitent une place importe pour être intégrés dans un véhicule automobile. Les dispositifs de gestion thermique comportent généralement un module de refroidissement comportant au moins un échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air externe. Ce module de refroidissement est l’un des composants du dispositif de gestion thermique le plus imposant. Il est donc difficile de les intégrer au sein d’une telle plateforme modulaire dans laquelle la place libre est réduite. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un module de refroidissement amélioré pouvant s’intégrer au sein d’une telle plateforme modulaire. La présente invention concerne donc un module de refroidissement pour plateforme modulaire d’un châssis de véhicule automobile électrique, ladite plateforme modulaire comportant les batteries ainsi que le train de puissance électrique du véhicule automobile électrique, ledit module de refroidissement étant destiné à être traversé par un flux d’air externe, ledit module de refroidissement comportant au moins un premier échangeur de chaleur, destiné à être traversé par le flux d’air externe, et un premier boîtier collecteur accolé audit échangeur de chaleur, ledit premier boitier collecteur formant une volute au sein de laquelle s’étend une turbomachine tangentielle, ladite turbomachine tangentielle comportant une turbine s’étendant le long d’un axe de rotation parallèle au plan formé par l’échangeur de chaleur, la profondeur du premier boitier collecteur étant comprise entre 1,5 à 1,7 fois le diamètre de la turbine. Selon un aspect de l’invention, le diamètre de la turbine est compris entre 50 et 110 mm. Selon un autre aspect de l’invention, la longueur de la turbine est comprise entre 500 et 900 mm. Selon un autre aspect de l’invention, l’échangeur de chaleur comporte un faisceau de tubes dont la longueur est comprise entre 500 et 900 mm. Selon un autre aspect de l’invention, la longueur du faisceau de tubes de l’échangeur de chaleur est égale à la longueur de la turbine. Selon un autre aspect de l’invention, la hauteur de l’échangeur de chaleur est comprise entre 100 et 200 mm. Selon un autre aspect de l’invention, l’épaisseur de l’échangeur de chaleur est comprise entre 34 et 70 mm. Selon un autre aspect de l’invention, la profondeur totale du module de refroidissement est comprise entre 170 et 270 mm. Selon un autre aspect de l’invention, la hauteur totale du module de refroidissement est comprise entre 150 et 250 mm. Selon un autre aspect de l’invention, la longueur totale du module de refroidissement (C) est comprise entre 600 et 1000 mm. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels : La est une représentation schématique en semi-transparence d’une plateforme modulaire selon un premier mode de réalisation, la est une représentation schématique en perspective et en coupe d’un module de refroidissement, la est une représentation schématique en coupe et en vue de côté d’un module de refroidissement, la est une représentation schématique en perspective et en semi-transparence d’un module de refroidissement, la est une représentation schématique en perspective d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné. Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère. Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide. Sur les figures 2a à 2c est représenté un trièdre XYZ de direction. L’axe X correspond à un axe longitudinal, selon par exemple l’axe de la profondeur du module de refroidissement C. L’axe Y correspond à un axe transversal, selon par exemple la largeur du module de refroidissement C parallèlement à l’axe Cy de rotation de la turbine C28 (voir description plus loin). L’axe Z correspond à un axe vertical, selon l’axe de la hauteur du module de refroidissement C, généralement perpendiculaire à l’axe Cy de rotation de la turbine C28 et parallèle au plan formé par l’échangeur de chaleur C40 (voir description plus loin). La montre une plateforme modulaire A de châssis d’un véhicule automobile électrique. Cette plateforme modulaire A comporte notamment les batteries B, le train de puissance électronique ainsi que la partie cycle du véhicule automobile, notamment les roues, le système de freinage et de suspension du véhicule automobile. Par train de puissance électrique du véhicule automobile on entend plus précisément l’électrique de puissance ainsi que le ou les moteurs électriques du véhicule automobile. Une telle plateforme modulaire A est notamment utilisée afin d’avoir une plateforme sur laquelle peuvent être installés des habitacles et des carrosseries divers. Afin de permettre la gestion thermique des batteries B ainsi que de l’habitacle, la plateforme modulaire A comporte un dispositif de gestion thermique comportant un ou plusieurs circuits de fluides caloporteurs (non représenté). Le dispositif de gestion thermique comporte plus particulièrement différents modules connectés fluidiquement les uns aux autres afin de former les différents circuits de fluides caloporteurs. Le dispositif de gestion thermique comporte ainsi un premier module M1 ainsi qu’un deuxième module M2 qui comportent des composants tels que des échangeurs de chaleurs, refroidisseurs, vannes, pompes et compresseurs formant des circuits de circulation de fluides caloporteurs pour la gestion thermique. Le dispositif de gestion thermique comporte également un module de refroidissement C étant destiné à être traversé par un flux d’air externe 500. Le module de refroidissement C comporte notamment au moins un échangeur de chaleur C40 également destiné à être traversé par le flux d’air externe 500. Ce module de refroidissement C est destiné à être intégré au sein de la plateforme modulaire A, de préférence dans la partie avant de la plateforme modulaire. Un tel module de refroidissement C est notamment illustré à la . Le module de refroidissement C peut ainsi comporter un échangeur de chaleur C40 et un premier boîtier collecteur C41 accolé audit échangeur de chaleur C40. Le premier boîtier collecteur C41 forme de préférence une volute avec une première extrémité ouverte C41a disposée en regard de l’échangeur de chaleur C40 et une deuxième extrémité ouverte C41b à l’extrémité opposée de la volute. Le module de refroidissement C peut comprendre également au moins un ventilateur tangentiel, aussi nommé turbomachine tangentielle C30, configuré de sorte à générer le flux d’air externe 500, par exemple lors de l’arrêt du véhicule automobile ou lorsqu’il est à une vitesse faible. La turbomachine tangentielle C30 comprend un rotor ou turbine (ou hélice tangentielle) C28. La turbine C28 a une forme sensiblement cylindrique. La turbine C28 comporte avantageusement plusieurs étages de pales (ou aubes). La turbine C28 est montée rotative autour d’un axe de rotation Cy, par exemple parallèle au plan formé par l’échangeur de chaleur C40 et s’étendant dans sa largeur. La turbine C28 est plus particulièrement disposée au sein de la volute formée par le premier boitier collecteur. La turbomachine tangentielle C30 est ainsi compacte. L’utilisation d’une telle turbomachine tangentielle C30 permet notamment que le flux d’air externe 500 soit égal sur toute la surface de l’au moins un échangeur de chaleur C40. De plus, une telle turbomachine tangentielle C30 permet un gain de place par rapport à des ventilateurs classiques. La turbomachine tangentielle C30 peut également comporter un moteur C31 configuré pour mettre en rotation la turbine. Le moteur C31 est par exemple adapté à entraîner la turbine en rotation, à une vitesse comprise entre 200 tour/min et 14 000 tour/min. Ceci permet notamment de limiter le bruit généré par la turbomachine tangentielle C30. Dans l’exemple illustré à la , la turbomachine tangentielle C30 est configurée pour fonctionner en aspiration, c'est-à-dire qu’elle aspire l’air ambiant pour qu’il traverse l’échangeur de chaleur C40 et soit évacué par la deuxième extrémité ouverte C41b de la volute. Alternativement, la turbomachine tangentielle C30 peut fonctionner par refoulement, c’est à dire soufflant l’air depuis la deuxième extrémité ouverte C41b de la volute vers l’échangeur de chaleur C40. Le module de refroidissement C peut également comporter un deuxième boîtier collecteur (non représenté) accolé à l’échangeur de chaleur C40 sur sa face opposée à celle comportant le premier boitier collecteur C41. Ce deuxième boîtier collecteur peut comporter une ouverture afin de laisser passer le flux d’air externe 500. Cette ouverture peut comporter un dispositif d’obturation (non représenté) mobile entre une première position dite ouverte et une deuxième position dite d’obturation. Ce dispositif d’obturation est notamment configuré pour permettre au flux d’air externe 500 de passer à travers ladite ouverture dans sa position ouverte et obturer ladite ouverture dans sa position d’obturation. Le dispositif d’obturation peut se présenter sous différentes formes comme par exemple sous la forme d’une pluralité de volets montés pivotants entre une position d’ouverture et une position de fermeture. Ces volets sont de préférence montés parallèles à la largeur du module de refroidissement C. Néanmoins, il est tout à fait possible d’imaginer d’autres configurations comme par exemple des volets montés parallèles à la hauteur du module de refroidissement. Les volets peuvent être des volets de type drapeau mais d’autres types de volets comme des volets papillons sont tout à fait envisageables. Comme le montrent les figures 2b et 2c, les dimensions du module de refroidissement C, de l’échangeur de chaleur C40 ainsi celles de la turbine C28 sont importantes pour son intégration au sein de la plateforme modulaire A. Afin de conserver un rapport de dimension entre la volute et la turbine C28 et ainsi avoir une bonne efficacité de soufflage par l’intermédiaire de la turbine C28, la profondeur Cx1, selon l’axe X, du premier boitier collecteur C41 est proportionnelle au diamètre C28d de la turbine C28. Plus précisément, la profondeur Cx1 du premier boitier collecteur C41 correspond à la distance entre sa face C41a accolée à l’échangeur de chaleur C40 et par exemple l’extrémité C41c la plus externe de la deuxième extrémité ouverte C41b (voir ). Cette profondeur Cx1 du premier boitier collecteur C41 est notamment comprise entre 1,5 à 1,7 fois le diamètre C28d de la turbine C28. Le diamètre C28d de la turbine C28 peut notamment être compris entre 50 et 110 mm afin que le module de refroidissement C et son premier boitier collecteur C41 soit bien adapté à une plateforme modulaire A. Afin que le module de refroidissement C soit adapté par exemple à être disposé à une extrémité avant ou arrière de la plateforme modulaire A, la turbine C28 peut avoir une longueur C28l comprise entre 500 et 900 mm, de préférence 750 mm. Les dimensions de l’échangeur de chaleur C40 sont également adaptées à une intégration au sein d’une plateforme modulaire A. L’échangeur de chaleur C40 peut ainsi comporter un faisceau de tubes d’une longueur Cl2, selon l’axe Y, comprise entre 500 et 900 mm, de préférence 750 mm. La longueur Cl2 du faisceau de tube de l’échangeur de chaleur C40 peut avantageusement être égal à la longueur C28l de la turbine C28 afin que le flux d’air externe 500 généré par la turbine C28 soit réparti sur toute la longueur Cl2 de l’échangeur de chaleur C40. L’échangeur de chaleur C40 peut également avoir une hauteur Ch2, selon l’axe Z, comprise entre 100 et 200 mm, de préférence 150 mm afin de limiter son encombrement et celui du module de refroidissement C. L’épaisseur Cx2 de l’échangeur de chaleur C40, selon l’axe X, est avantageusement comprise entre 34 et 70 mm, de préférence de 60 mm. Afin que l’échangeur de chaleur C40 ait une puissance d’échange de chaleur suffisante, le pas entre les tubes composant le faisceau de tubes peut notamment être compris entre 1 et 1,3 mm. Afin de limiter l’encombrement du module de refroidissement C au sein de la plateforme modulaire A tout en ayant une bonne efficacité d’échange thermique, la profondeur totale Cx3 du module de refroidissement C, selon l’axe X, peut être comprise entre 170 et 270 mm, de préférence 250 mm. Cette profondeur totale Cx3 du module de refroidissement C peut correspondre plus précisément à la somme de la profondeur Cx1 du premier boitier collecteur C41 et de l’épaisseur Cx2 de l’échangeur de chaleur C40. La hauteur totale Ch3 du module de refroidissement C, selon l’axe Z, peut quant à elle être comprise entre 150 et 250 mm, de préférence 150 mm. Cette hauteur totale Ch3 du module de refroidissement C peut correspondre notamment à la hauteur Ch2 de l’échangeur de chaleur C40et de la volute du premier boitier collecteur C41. Enfin, la longueur totale Cl3, selon l’axe Y, du module de refroidissement C peut être comprise entre 600 et 1000 mm, de préférence 750 mm. Cette longueur totale Cl3 du module de refroidissement C peut correspondre plus précisément à la longueur la plus grande entre la longueur de l’échangeur de chaleur C40, comprenant le faisceau de tubes ainsi que des collecteurs disposés à chacune des extrémités du faisceau de tubes, ou la longueur du premier boitier collecteur C41 avec son moteur C31. Le dispositif de gestion thermique comporte également un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D destiné à être traversé par un flux d’air interne 400 à destination d’un habitacle. Un tel dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D est illustré à la . Le dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D comprend notamment, au sein d’un boitier, un refroidisseur D2, destiné à refroidir le flux d’air interne 400, un échangeur de chaleur D3, destiné à réchauffer le flux d’air interne 400, et un moyen de ventilation D1 configurer pour générer le flux d’air interne 400. Le refroidisseur D2 et l’échangeur de chaleur D3 sont notamment destinés à être connectés aux circuits de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique. Le dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D peut également comporter un réchauffeur électrique D4 destiné à réchauffer en appoint le flux d’air interne 400. Le dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D peut notamment être disposé à l’extérieur de la plateforme modulaire A par exemple au sein d’un habitacle installé sur ladite plateforme modulaire A. Dans ce cas de figure, le dispositif de gestion thermique comporte une interface de connexion I (voir ) destinée à permettre la connexion fluidique du dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D à des circuits de fluides caloporteur et aux éléments du dispositif de gestion thermique disposés au sein de la plateforme modulaire A. Le dispositif de gestion thermique comporte enfin une interface d’échange thermique BAT avec les batteries B. L’interface d’échange thermique BAT est notamment disposée au sein de la plateforme modulaire A et connectée aux circuits de fluide caloporteur du dispositif de gestion thermique. Les différents modules M1, M2, le module de refroidissement C, le dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D et l’interface d’échange thermique BAT avec les batteries B sont connectés les uns autres de sorte à former les différents circuits de fluides caloporteurs. L’utilisation d’un premier module M1, d’un deuxième module M2 ainsi que d’un module de refroidissement C et d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné D permet d’avoir un dispositif de gestion thermique compact et pouvant s’intégrer facilement au sein de la plateforme modulaire A Ainsi, on voit bien que la proportion de la profondeur Cx1 du premier boitier collecteur C41 par rapport au diamètre C28d de la turbine C28 au sein du module de refroidissement C, permet de contenir la taille de ce dernier afin de l’intégrer au sein d’une plateforme modulaire A tout en conservant son efficacité. Module de refroidissement (C) pour plateforme modulaire (A) d’un châssis de véhicule automobile électrique, ladite plateforme modulaire (A) comportant les batteries (B) ainsi que le train de puissance électrique du véhicule automobile électrique, ledit module de refroidissement (C) étant destiné à être traversé par un flux d’air externe (500), ledit module de refroidissement (C) comportant au moins un premier échangeur de chaleur (C40), destiné à être traversé par le flux d’air externe (500), et un premier boîtier collecteur (C41) accolé audit échangeur de chaleur (C40), ledit premier boitier collecteur (C41) formant une volute au sein de laquelle s’étend une turbomachine tangentielle (C30), ladite turbomachine tangentielle (C30) comportant une turbine (C28) s’étendant le long d’un axe de rotation (Cy) parallèle au plan formé par l’échangeur de chaleur (C40), caractérisé en ce que la profondeur (Cx1) du premier boitier collecteur (C41) est comprise entre 1,5 à 1,7 fois le diamètre (C28d) de la turbine (C28). Module de refroidissement (C) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre (C28d) de la turbine (C28) est compris entre 50 et 110 mm. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (C28l) de la turbine (C28) est comprise entre 500 et 900 mm. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (C40) comporte un faisceau de tubes dont la longueur (Cl2) est comprise entre 500 et 900 mm. Module de refroidissement (C) selon la combinaison des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la longueur (Cl2) du faisceau de tubes de l’échangeur de chaleur (C40) est égale à la longueur (C28l) de la turbine (C28). Module de refroidissement (C) selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur (Ch2) de l’échangeur de chaleur (C40) est comprise entre 100 et 200 mm. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’épaisseur (Cx3) de l’échangeur de chaleur (C40) est comprise entre 34 et 70 mm. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur totale (Cx3) du module de refroidissement (C) est comprise entre 170 et 270 mm. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur totale (Ch3) du module de refroidissement (C) est comprise entre 150 et 250 mm. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur totale (Cl3) du module de refroidissement (C) est comprise entre 600 et 1000 mm.