Brevet FR3129717A1 — publié le 20230602

Cet échangeur de chaleur (8) pour un véhicule électrique ou hybride comporte une plaque (10) configurée pour être disposée sous le véhicule à l’aplomb d’un pack batterie (4), ladite plaque (10) comportant au moins un canal de circulation d’un fluide caloporteur destiné à être relié à un circuit de gestion thermique. Figure pour l’abrégé : figure 2 ECHANGEUR DE CHALEUR POUR VEHICULE ELECTRIQUE OU HYBRIDE L’invention concerne les véhicules automobiles. Plus précisément, l’invention se rapporte à un échangeur de chaleur pour un véhicule électrique ou hybride, à un pack batterie pour véhicule automobile comprenant un tel échangeur et à un véhicule automobile comprenant un tel pack batterie. Parmi les véhicules automobiles, les véhicules hybrides et les véhicules électriques figurent parmi ceux qui présentent les pertes thermiques les plus faibles. Cela est expliqué par, d’une part, le très haut rendement des chaînes de traction de tels véhicule, pouvant atteindre jusqu’à 95%, et, d’autre part, l’isolation thermique de l’habitacle qui permet de réduire les besoins en chauffage ou en climatisation. Les pertes thermiques pour ces types de véhicules ont notamment pour source la puissance thermique générée par le pack batterie du véhicule, ce qui correspond généralement à quelques kilowatts qu’il est nécessaire de dissiper pour empêcher une trop importante élévation en température du pack batterie. Une élévation non maitrisée de la température du pack batterie entraine une détérioration des performances voir même de l’intégrité du pack batterie, ce qui illustre la nécessité de dissiper cette puissance thermique. Afin de permettre un échange de chaleur avec l’air ambiant, on connaît dans l'état de la technique l’utilisation d’un grille pilotée située en face avant du véhicule, couramment désignée par l’expression « Air Grille Shutters ». L’ouverture de cette grille permet la circulation d’air sous le capot du véhicule, créant ainsi un flux d’air pouvant absorber de la chaleur au moyen d’un échangeur de chaleur. Ce dispositif permet une dissipation efficace de la chaleur du véhicule, mais il n’est pas entièrement satisfaisant. En effet, l’ouverture de la grille augmente considérablement les pertes aérodynamiques du véhicule, notamment à haute vitesse. Cette hausse engendre la nécessité d’augmenter la puissance consommée du véhicule, fournie par le pack batterie, pour faire avancer le véhicule, ce qu’il est préférable d’éviter. Un objectif de l’invention est ainsi de proposer un échangeur de chaleur adapté aux véhicules électriques et hybrides et permettant un échange de chaleur avec l’air ambiant avec un impact aérodynamique sur le véhicule le plus faible possible. A cet effet, on prévoit selon l’invention un échangeur de chaleur pour un véhicule électrique ou hybride, caractérisé en ce qu’il comporte une plaque configurée pour être disposée sous le véhicule à l’aplomb d’un pack batterie, ladite plaque comportant au moins un canal de circulation d’un fluide caloporteur destiné à être relié à un circuit de gestion thermique. Ainsi, l’échange de chaleur se fait entre le fluide caloporteur et l’air ambiant par l’intermédiaire de l’échangeur de chaleur sous forme de plaque, qui présente un fonctionnement intégralement passif. On comprend que l’échangeur, par sa forme, présente un bien moindre impact sur l’aérodynamique du véhicule que la grille pilotée de l’art antérieur. Avantageusement, la plaque a une forme globale plane. Cette forme plane permet à l’air ambiant de glisser le long de l’échangeur, de sorte que ce dernier a un impact minimal sur l’aérodynamique du véhicule. Avantageusement, la plaque est réalisée en aluminium ou en alliage d’aluminium. La plaque est ainsi légère, ce qui permet de ne pas alourdir considérablement le véhicule, tout un présentant une conductivité thermique satisfaisante. De préférence, une première face de la plaque est orientée à l’opposé du pack batterie et comporte des ailettes faisant saillie de ladite première face de la plaque. Les ailettes permettent d’augmenter la surface de contact entre l’échangeur et l’air ambiant, ce qui permet d’améliorer les échanges de chaleur. De préférence, les ailettes sont disposées parallèlement les unes aux autres. Les ailettes forment ainsi des couloirs d’air, ce qui permet de réduire l’impact aérodynamique de l’échangeur sur le véhicule. Avantageusement, l’échangeur de chaleur comporte une couche d’isolation thermique disposée sur une deuxième face opposée à la première face et faisant face au pack batterie. L’échangeur est ainsi isolé thermiquement du pack batterie, ce qui permet d’éviter tout échange de chaleur non souhaité entre le pack batterie et l’air ambiant. En effet, le pack batterie présente une gamme de température dans laquelle il fonctionne avec un meilleur rendement. Dès lors, la couche d’isolation de l’échangeur permet d’éviter toute sortie intempestive de cette gamme de température. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, la couche d’isolation thermique est réalisée en un matériau composite pré-imprégné et pré-consolidé à matrice thermoplastique/organique, aussi appelé « organosheet ». La matrice thermoplastique est de préférence choisi parmi le PP, PA6, PC. Le renfort est généralement à fibres continues, tissées ou non tissées (unidirectionnelles ou aléatoirement réparties). On peut aussi envisager des fibres longues (> 30-40 mm) aléatoirement réparties. La nature des fibres peut également varier. De préférence, sont utilisées de la fibre de verre, pour son compromis performances/prix, mais il est également possible d’envisager des fibres de carbone ou même naturelles, par exemple des fibres de lin. De préférence, la conductivité thermique d'un tel « organosheet » réalisé en PP ou PA6, et renforcés de fibres de verre se situe aux alentours de 0,45 et 0,7 W/mK.. Ce matériau permet d’isoler efficacement le pack batterie de l’air ambiant et rend la couche d’isolation thermique simple à réaliser. Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la couche d’isolation thermique comprend en outre une couche d’entretoises destinées à former une lame d’air isolante entre la deuxième face de l’échangeur de chaleur et le pack batterie. On permet ainsi une meilleure isolation thermique du pack batterie. On prévoit également selon l’invention un pack batterie pour véhicule automobile, comprenant un boîtier présentant en surface inférieure un échangeur de chaleur tel que défini dans ce qui précède. Avantageusement, la surface inférieure du boîtier comporte un échangeur de chaleur supplémentaire destiné à échanger de l’énergie calorifique entre un circuit de gestion thermique et des modules de batteries. L’échangeur thermique permet ainsi un échange de chaleur entre l’air ambiant et deux circuits de gestion thermique du véhicule, ce qui rend l’échangeur particulièrement compact. Cela permet d’éviter d’avoir à installer deux échangeurs distincts dédiés à chacun des circuits de gestion thermique. On prévoit aussi selon l’invention un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un échangeur de chaleur tel que défini dans ce qui précède ou un pack batterie tel que défini dans ce qui précède, dans lequel les ailettes sont disposées de sorte à être orientées dans le même axe que le sens de déplacement dudit véhicule. Brève description des figures L'invention va être exposée plus en détails dans la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue générale d’un véhicule automobile selon l’invention, la est une vue schématique d’un pack batterie, selon l’invention, du véhicule de la équipé d’un échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation de l’invention, la est une vue schématique du pack batterie de la équipé d’un échangeur de chaleur selon une variante de réalisation du premier de mode de réalisation de l’invention, et la est une vue schématique d’un pack batterie, selon l’invention, du véhicule de la équipé d’un échangeur de chaleur selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Echangeur de chaleur (8 ; 8’ ; 8’’) pour un véhicule électrique ou hybride, caractérisé en ce qu’il comporte une plaque (10) configurée pour être disposée sous le véhicule à l’aplomb d’un pack batterie (4 ; 4’ ; 4’’), ladite plaque (10) comportant au moins un canal de circulation d’un fluide caloporteur destiné à être relié à un circuit de gestion thermique. Echangeur de chaleur (8 ; 8’ ; 8’’) selon la revendication précédente, dans lequel la plaque (10) a une forme globale plane. Echangeur de chaleur (8 ; 8’ ; 8’’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plaque (10) est réalisée en aluminium ou en alliage d’aluminium. Echangeur de chaleur (8’ ; 8’’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une première face de la plaque (10) est orientée à l’opposé du pack batterie (4 ; 4’ ; 4’’) et comporte des ailettes (28) faisant saillie de ladite première face de la plaque (10). Echangeur de chaleur (8’ ; 8’’) selon la revendication précédente, dans lequel les ailettes (28) sont disposées parallèlement les unes aux autres. Echangeur de chaleur (8 ; 8’ ; 8’’) selon l’une des revendications précédentes, comportant une couche d’isolation thermique (26) disposée sur une deuxième face opposée à la première face et faisant face au pack batterie (4 ; 4’ ; 4’’). Echangeur de chaleur (8 ; 8’ ; 8’’) selon la revendication 6, dans lequel la couche d’isolation thermique (12) est réalisée par une couche thermoplastique isolante réalisée en un matériau composite pré-imprégné et pré-consolidé à matrice thermoplastique/organique, notamment en PP, PA6 ou PC. Echangeur de chaleur (8’’) selon la revendication 6, dans lequel la couche d’isolation thermique (12) comprend en outre une couche d’entretoises (30) destinées à former une lame d’air isolante (32) entre la deuxième face de l’échangeur de chaleur (8’’) et le pack batterie (4’’). Pack batterie (4 ; 4’ ; 4’’) pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un boîtier (6) présentant en surface inférieure un échangeur de chaleur (8 ; 8’ ; 8’’) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Pack batterie (4’’) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface inférieure du boîtier (6) comporte un échangeur de chaleur supplémentaire destiné à échanger de l’énergie calorifique entre un circuit de gestion thermique et des modules de batteries. Véhicule automobile électrique ou hybride (2) comportant un échangeur de chaleur (8’ ; 8’’) selon la revendication 6 ou un pack batterie (4’ ; 4’’) selon l’une des revendications 9 ou 10 en combinaison avec la revendication 5, dans lequel les ailettes (28) sont disposées de sorte à être orientées dans le même axe que le sens de déplacement dudit véhicule (2).