Brevet FR3126656A1 — 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 un empilement d’au moins deux échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c) destinés à être traversé par le flux d’air externe (500), et un premier boîtier collecteur (C41) accolé à un premier échangeur de chaleur (C40a) de l’empilement d’échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c), au sein de l’empilement d’au moins deux échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c), la largeur (Cl2) d’un échangeur de chaleur (C40a, C40b, C40c) qui est plus éloigné du premier boitier collecteur (C41) étant plus faible que la largeur (Cl2) d’un échangeur de chaleur qui est plus proche du premier boitier collecteur (C41). Figure d’abrégé : fig 2b 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 un empilement d’au moins deux échangeurs de chaleur destinés à être traversé par le flux d’air externe, et un premier boîtier collecteur accolé à un premier échangeur de chaleur de l’empilement d’échangeurs de chaleur, au sein de l’empilement d’au moins deux échangeurs de chaleur, la largeur d’un échangeur de chaleur qui est plus éloigné du premier boitier collecteur étant plus faible que la largeur d’un échangeur de chaleur qui est plus proche du premier boitier collecteur. Selon un aspect de l’invention, la différence de largeur entre deux échangeurs de chaleur contiguës est comprise entre 5 et 25%. Selon un autre aspect de l’invention, l’empilement d’échangeurs de chaleur comporte un échangeur de chaleur courbe dont le centre de la courbure passe par un axe parallèle au plan formé par le premier échangeur de chaleur et perpendiculaire à un axe de rotation d’une turbine du module de refroidissement. Selon un autre aspect de l’invention, la face convexe de l’échangeur de chaleur courbe est en regard du premier boitier collecteur. Selon un autre aspect de l’invention, l’échangeur de chaleur courbe est disposé dans l’empilement d’échangeurs de chaleur à l’extrémité opposée au premier boitier collecteur. Selon un autre aspect de l’invention, les échangeurs de chaleur sont connectés en série au sein d’un même circuit de fluide caloporteur. Selon un autre aspect de l’invention, l’échangeur de chaleur disposé dans l’empilement d’échangeurs de chaleur à l’extrémité opposée au premier boitier collecteur est disposé au sein du circuit de fluide caloporteur le plus en amont dans le sens de circulation du fluide caloporteur. Selon un autre aspect de l’invention, le premier échangeur de chaleur (C40a) est disposé au sein du circuit de fluide caloporteur le plus en aval dans le sens de circulation du fluide caloporteur. La présente invention concerne également une plateforme modulaire comportant à l’une de ses extrémités un module de refroidissement tel que décrit précédemment. 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 vue de dessus d’une extrémité d’une plateforme modulaire selon un premier mode de réalisation, la est une représentation schématique en vue de dessus d’une extrémité d’une plateforme modulaire selon un deuxième mode de réalisation, la est une représentation schématique des échangeurs de chaleur du module de refroidissement au sein d’un même circuit de fluide caloporteur, 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 1 à 2c est représenté un trièdre XYZ de direction. L’axe X correspond à un axe longitudinal, selon par exemple l’axe longitudinal de la plateforme modulaire A (figures 1, 2a et 2b) ou selon l’axe de la profondeur du module de refroidissement C ( ). L’axe Y correspond à un axe transversal, selon l’axe transversale de la plateforme modulaire A (figures 1, 2a et 2b), reliant par exemple les flancs ou les roues R de la plateforme modulaire A, ou selon la largeur du module de refroidissement C parallèlement à l’axe Cy ( ). L’axe Z correspond à un axe vertical, selon l’axe de la hauteur de la plateforme modulaire A ou du module de refroidissement C. 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 électrique ainsi que la partie cycle du véhicule automobile, notamment les roues R, le système de freinage et de suspension du véhicule automobile. Par train de puissance électrique du véhicule automobile on entend plus précisément l’électronique 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 peut être installé 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 C40a 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 premier échangeur de chaleur C40a et un premier boîtier collecteur C41 accolé audit premier échangeur de chaleur C40a. Le premier boîtier collecteur C41 forme de préférence une volute avec une première extrémité ouverte C41a disposée en regard du premier échangeur de chaleur C40a et une deuxième extrémité ouverte C41b à l’extrémité opposée de la volute. Plus précisément, le module de refroidissement C comporte un empilement d’au moins deux échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d (voir figures 2b à 2d) destinés à être traversé par le flux d’air externe 500. Le premier échangeur de chaleur C40a fait partie de cet empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d et est disposé à une extrémité de cet empilement de sorte à être l’échangeur de chaleur sur lequel est accolé le premier boitier collecteur C41. 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 le premier échangeur de chaleur C40a 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’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d. 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’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d 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’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d. Le module de refroidissement C peut également comporter un deuxième boîtier collecteur (non représenté) accolé à l’échangeur de chaleur de l’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d disposé à l’opposé du premier échangeur de chaleur C40a, sur sa face opposée à celle en regard du 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 au 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 montre plus en détail la , au sein de l’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, la largeur Cl2 d’un échangeur de chaleur C40a, C40b, C40c, qui est plus éloigné du premier boitier collecteur C41 est plus faible que la larguer d’un échangeur de chaleur qui est plus proche du premier boitier collecteur C41. Par largeur, on entend ici la distance entre les extrémités de l’échangeur de chaleur C40a, C40b, C40c selon l’axe transversale Y du module de refroidissement C. Cette différence de largeur Cl2 entre les échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c permet plus particulièrement de s’adapter à la forme de l’extrémité d’une plateforme modulaire A qui peut être non pas rectiligne mais courbe. Dans l’exemple illustré à la , le module de refroidissement C comporte un premier échangeur de chaleur C40a plan disposé parallèlement au plan formé par l’axe vertical Z et l’axe transversal Y. L’empilement d’échangeurs de chaleur comporte ici un deuxième échangeur de chaleur C40b plan, en regard du premier échangeur de chaleur C40a, et un troisième échangeur de chaleur C40c plan, en regard du deuxième échangeur de chaleur C40b. Les deuxième C40b et troisième C40c échangeurs de chaleur sont disposé parallèlement l’un avec l’autre et parallèlement également avec le premier échangeur de chaleur C40a. Le deuxième échangeur de chaleur C40b a ainsi une largeur Cl2 inférieure à celle du premier échangeur de chaleur C40a. Le troisième échangeur de chaleur C40c a quant à lui une largeur C2l inférieure à celle du deuxième échangeur de chaleur C40b. Préférentiellement et afin d’avoir une forme de l’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c pouvant s’adapter correctement à la forme de l’extrémité de la plateforme modulaire A, la différence de largeur Cl2 entre deux échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c contiguës est comprise entre 5 et 25%. Comme le montre la , l’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d peut également comporter un échangeur de chaleur courbe C40d. Le centre de la courbure de cet échangeur de chaleur courbe C40d passe plus exactement par un axe parallèle au plan formé par le premier échangeur de chaleur C40a et est perpendiculaire à l’axe de rotation Cy de la turbine C28 du module de refroidissement C. . La courbure de cet échangeur de chaleur courbe C40d permet à cet échangeur de chaleur d’avoir une largeur Cl2, c’est-à-dire une distance entre ces extrémités selon l’axe transversale Y du module de refroidissement C contenue mais avec une distance effective, c’est-à-dire la longueur des tubes par exemple plus importante. Cela permet ainsi d’augmenter la surface d’échange thermique de cet échangeur de chaleur courbe C40. De préférence, la face convexe de l’échangeur de chaleur courbe C40d est en regard du premier boitier collecteur C41. Cela permet ainsi d’adapter la courbure de l’échangeur de chaleur courbe C40 à la courbure de l’extrémité de la plateforme modulaire A pour une meilleur intégration du module de refroidissement C. Toujours dans le but de faciliter l’intégration du module de refroidissement C au sein de la plateforme modulaire A, l’échangeur de chaleur courbe C40d est disposé dans l’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d à l’extrémité opposée au premier boitier collecteur C41. Comme le montre la , les échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d de l’empilement d’échangeurs de chaleur sont avantageusement connectés en série au sein d’un même circuit de fluide caloporteur. Cette connexion en série permet notamment d’avoir une surface d’échange thermique cumulée entre les différents échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d. L’échangeur de chaleur C40b, C40c, C40d disposé dans l’empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c, C40d à l’extrémité opposée au premier boitier collecteur C41 est disposé de préférence au sein du circuit de fluide caloporteur le plus en amont dans le sens de circulation du fluide caloporteur. Ainsi, par exemple le fluide caloporteur le plus chaud rencontre le flux d’air externe 500 le plus froid lorsque l’on cherche à refroidir le fluide caloporteur. Inversement, le fluide caloporteur le plus froid rencontre le flux d’air externe 500 le plus chaud lorsque l’on cherche à réchauffer le fluide caloporteur. Dans la même logique, le premier échangeur de chaleur C40a peut être avantageusement disposé au sein du circuit de fluide caloporteur le plus en aval dans le sens de circulation du fluide caloporteur. 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 le fait d’avoir un empilement d’échangeurs de chaleur C40a, C40b, C40c dont la largeur Cl2 se réduit plus l’échangeur de chaleur est éloigné du premier boitier collecteur C41, permet d’adapter la forme du module de refroidissement C à la forme de l’extrémité de la plateforme modulaire A afin d’avoir une intégration aisée tout en ayant une surface d’échange thermique importante. 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 un empilement d’au moins deux échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c) destinés à être traversé par le flux d’air externe (500), et un premier boîtier collecteur (C41) accolé à un premier échangeur de chaleur (C40a) de l’empilement d’échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c), caractérisé en ce qu’au sein de l’empilement d’au moins deux échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c), la largeur (Cl2) d’un échangeur de chaleur (C40a, C40b, C40c) qui est plus éloigné du premier boitier collecteur (C41) est plus faible que la largeur (Cl2) d’un échangeur de chaleur qui est plus proche du premier boitier collecteur (C41). Module de refroidissement (C) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la différence de largeur (Cl2) entre deux échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c) contiguës est comprise entre 5 et 25%. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’empilement d’échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c, C40d) comporte un échangeur de chaleur courbe (C40d) dont le centre de la courbure passe par un axe parallèle au plan formé par le premier échangeur de chaleur (C40a) et perpendiculaire à un axe de rotation (Cy) d’une turbine (C28) du module de refroidissement (C). Module de refroidissement (C) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face convexe de l’échangeur de chaleur courbe (C40d) est en regard du premier boitier collecteur (C41). Module de refroidissement (C) selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur courbe (C40d) est disposé dans l’empilement d’échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c, C40d) à l’extrémité opposée au premier boitier collecteur (C41). Module de refroidissement (C) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c, C40d) sont connectés en série au sein d’un même circuit de fluide caloporteur. Module de refroidissement (C) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (C40b, C40c, C40d) disposé dans l’empilement d’échangeurs de chaleur (C40a, C40b, C40c, C40d) à l’extrémité opposée au premier boitier collecteur (C41) est disposé au sein du circuit de fluide caloporteur le plus en amont dans le sens de circulation du fluide caloporteur. Module de refroidissement (C) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur (C40a) est disposé au sein du circuit de fluide caloporteur le plus en aval dans le sens de circulation du fluide caloporteur. Plateforme modulaire A caractérisée en ce qu’elle comporte à l’une de ses extrémités un module de refroidissement (C) selon l’une quelconques des revendications 1 à 8.