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FR3138191A1 - Integration du circuit de climatisation dans le carter de composants electriques d’un groupe motopropulseur - Google Patents

Integration du circuit de climatisation dans le carter de composants electriques d’un groupe motopropulseur Download PDF

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FR3138191A1
FR3138191A1 FR2207524A FR2207524A FR3138191A1 FR 3138191 A1 FR3138191 A1 FR 3138191A1 FR 2207524 A FR2207524 A FR 2207524A FR 2207524 A FR2207524 A FR 2207524A FR 3138191 A1 FR3138191 A1 FR 3138191A1
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FR2207524A
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Nicolas Daniel
Matthieu Faler
Bruno Castelli
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PSA Automobiles SA
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Abstract

L'invention concerne des conduits de climatisation pour un véhicule équipé d’au moins un circuit de refroidissement (1) comprenant une première canalisation (12) et une deuxième canalisation (13) reliant un compresseur (7) du circuit de refroidissement au reste du circuit de refroidissement (1) pour qu’un fluide réfrigérant dudit circuit de refroidissement (1) circule dans le compresseur, dans lequel les première et deuxième canalisations (12, 13) sont intégrées dans au moins un carter de machine électrique (14) et un carter de chargeur de batteries (15) d’un groupe motopropulseur dudit véhicule. Fig. 3

Description

INTEGRATION DU CIRCUIT DE CLIMATISATION DANS LE CARTER DE COMPOSANTS ELECTRIQUES D’UN GROUPE MOTOPROPULSEUR Domaine technique de l’invention
L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des systèmes de climatisation pour véhicule automobile, en particulier à un système de refroidissement des batteries tractrices d’un véhicule hybride ou complètement électrique.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à l’implantation des composants d’un circuit de refroidissement par rapport à un groupe motopropulseur dans un compartiment moteur d’un véhicule hybride ou complètement électrique.
La présente invention concerne la disposition des conduits de climatisation pour un véhicule équipé d’au moins un circuit de refroidissement comprenant une première canalisation et une deuxième canalisation reliant un premier composant du circuit de refroidissement à un deuxième composant du circuit de refroidissement afin qu’un fluide caloporteur circule entre le premier et le deuxième composant dudit circuit de refroidissement par la première et la deuxième canalisation.
Elle concerne en outre la connexion des composants du circuit de refroidissement entre eux et leur montage sur le groupe motopropulseur.
L’invention s’applique en particulier aux circuits de refroidissement des batteries tractrices d’un véhicule hybride ou complètement électrique, et aux systèmes de refroidissement combinés des batteries tractrices et de l’habitacle de tels véhicules.
 État de la technique antérieure
Dans la suite de la description, on entend par direction longitudinale et transversale des axes parallèles ou perpendiculaires à l’axe principal du groupe motopropulseur. Il en va de même pour l’avant et l’arrière ou le haut et le bas qui sont respectivement orientés selon la direction normale de déplacement d’un véhicule.
Les systèmes de refroidissement ou climatiseur se présentent comme un système d’écoulement multiphase avec des transitions de phase entre vapeur et liquide. Bien que ces systèmes soient connus depuis plusieurs dizaines d’années principalement pour la climatisation de l’habitacle de véhicules de passagers, leur implantation dans le compartiment moteur de véhicules hybrides ou électriques devient de plus en plus compliquée au vu du manque de place dans le compartiment moteur. Les systèmes de refroidissement comprennent un circuit de climatisation présentant un compresseur, une pompe à chaleur comprenant une valve d’expansion, et un condensateur, et un évaporateur. L’évaporateur est associé à un groupe motoventilateur disposé à l’avant du groupe motopropulseur. Le compresseur est généralement fixé au carter d’une machine électrique et située dans une partie basse du groupe motopropulseur alors que la pompe à chaleur est fixée au carter d’un chargeur de batteries situé sur la partie haute du groupe motopropulseur et de l’autre côté du groupe motopropulseur par rapport au compresseur.
Deux conduites de climatisations sont raccordées par une de leurs extrémités au compresseur et par l’autre de leurs extrémités à la pompe à chaleur de l’autre côté du groupe motopropulseur. Ainsi, ces conduites de climatisations de l’art antérieur passent entre la partie avant du groupe motopropulseur et l’arrière du groupe motoventilateur ce qui ne permet pas de laisser les jeux nécessaires entre la partie avant du groupe motopropulseur et le matériel de refroidissement pour accommoder les débattements du groupe motopropulseur.
Il n’y a donc pas suffisamment de place autour du groupe motopropulseur, en particulier autour de sa partie avant, pour implanter un circuit de refroidissement conventionnel. Il existe donc un besoin pour un agencement du circuit de refroidissement permettant de conserver un espace autour du groupe motopropulseur, afin de respecter les jeux nécessaires au débattement du groupe motopropulseur et en particulier de ses composants électriques.
La présente invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment des canalisations de climatisation intégrées aux carters de composants électriques du groupe motopropulseur.
À cet effet, il est proposé, selon un premier aspect de l'invention, des conduits de climatisation pour un véhicule équipé d’au moins un circuit de refroidissement comprenant une première canalisation et une deuxième canalisation reliant un premier composant du circuit de refroidissement au reste du circuit de refroidissement pour qu’un fluide réfrigérant dudit circuit de refroidissement circule dans le premier composant. Ces première et deuxième canalisations sont intégrées dans au moins un carter de composants électriques d’un groupe motopropulseur dudit véhicule.
Avantageusement, ledit premier composant est un compresseur.
Préférentiellement, les première et deuxième canalisations sont intégrées dans au moins un carter de machine électrique et/ou un carter de chargeur de batteries.
Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un carter de composant électrique de groupe motopropulseur pour un véhicule équipé d’au moins un circuit de refroidissement comprenant une première canalisation et une deuxième canalisation reliant un premier composant du circuit de refroidissement au reste du circuit de refroidissement, comprend un dispositif de bridage pour y attacher mécaniquement ledit premier composant du circuit de refroidissement. Dans lequel, les première et deuxième canalisations sont intégrées dans le carter de composant électrique et s’étendent dans ledit carter de composant électrique pour qu’une première extrémité des première et de deuxième canalisations présente des raccords de canalisation débouchant au niveau du dispositif de bridage.
Avantageusement, le premier composant du circuit de refroidissement, préférentiellement un compresseur, est attaché mécaniquement à un carter de machine électrique par ledit dispositif de bridage et vient se connecter aux raccords de canalisation, et une partie inférieure de la première et de la deuxième canalisation est intégrée dans le carter de machine électrique. Le reste du circuit de refroidissement, préférentiellement une pompe à chaleur, vient se connecter à une deuxième extrémité de la première et de la deuxième canalisation au niveau d’un carter de chargeur de batteries relié mécaniquement à la partie supérieure du carter de machine électrique, et une partie supérieure de la première et de la deuxième canalisation est intégrée au carter de chargeur de batteries.
Préférentiellement, la partie inférieure des première et deuxième canalisations est intégrée dans une paroi latérale dudit carter de machine électrique. La partie supérieure des première et deuxième canalisations est intégrée dans une paroi latérale du carter de chargeur de batteries, et/ou s’étend transversalement au travers dudit carter de chargeur de batteries pour rejoindre le côté du carter de chargeur de batteries opposé à celui du carter de la machine électrique où est situé le premier dispositif de bridage.
Avantageusement, les première et deuxième canalisations sont réalisées lors du moulage du carter de la machine électrique et/ou du carter de chargeur de batteries.
Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de raccordement d’un premier composant de circuit de refroidissement, selon lequel ledit premier composant de circuit de refroidissement est monté mécaniquement à un dispositif de bridage situé sur un carter de machine électrique (14) ; et lors de son montage, ledit premier composant est branché directement à des raccords de canalisations débouchant au niveau du dispositif de bridage et disposés à l’extrémité d’une première et d’une deuxième canalisation dont la partie inférieure est intégrée audit carter de la machine électrique.
Avantageusement, le premier composant est un compresseur, qui est relié par la première et la deuxième canalisation à une pompe à chaleur.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention sont mis en évidence par la description ci-après d’exemples non limitatifs de réalisation des différents aspects de l’invention.
 Brève description des figures
La description se réfère aux figures annexées qui sont aussi données à titre d’exemples de réalisation non limitatifs de l’invention :
la montre une vue schématique d’un système de refroidissement pour batterie tractrice ;
la représente un schéma d’implantation des composants du circuit de refroidissement ;
la montre les composants électriques du groupe motopropulseur en vue de côté ; et
la montre en vue de dessus l’espace entre la partie avant du groupe motopropulseur et le motoventilateur.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
Description détaillée d’un mode de réalisation
La montre schématiquement un circuit de refroidissement de la batterie tractrice d’un véhicule hybride ou entièrement électrique (non illustré). Le circuit de refroidissement 1 comprend un circuit primaire 2 parcouru par un fluide calorifique. Ce circuit primaire 2 traverse un refroidisseur de batteries 3. Le refroidisseur de batterie 3 permet de transférer la chaleur générée par les batteries au fluide calorifique parcourant le circuit primaire 2. Le fluide calorifique transporte la chaleur des batteries vers une surface d’échange thermique d’un évaporateur 4. L’évaporateur 4 fait partie d’un circuit secondaire 5 dans lequel circule un fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant, dont le sens de circulation est indiqué par une flèche 6, entre dans l’évaporateur 4 en phase liquide et en ressort en phase gazeuse.
La chaleur du fluide calorifique du circuit primaire 2 absorbée par le fluide réfrigérant du circuit secondaire 5 dans l’évaporateur 4 permet l’évaporation du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant sortant de l’évaporateur 4 en phase gazeuse est comprimé par un compresseur 7 situé en aval de l’évaporateur 4. La haute pression du fluide réfrigérant en phase gazeuse sortant du compresseur 7 favorise sa transition en phase liquide au travers d’un condenseur 8 situé en aval du compresseur 7. La chaleur transportée par le fluide réfrigérant est transférée à l’air ambiant au niveau du condenseur 8 lors du changement de phase du fluide réfrigérant. Un flux d’air traverse le condenseur 8. Ce flux d’air est généré par la vitesse du véhicule et/ou par un motoventilateur 9. En aval du condenseur 8, le fluide réfrigérant passe au travers d’une valve d’expansion 10 afin d’en réduire la pression et de favoriser son évaporation au travers de l’évaporateur 4. Dans l’exemple de mise en oeuvre de l’invention, le condenseur 8, la valve d’expansion 10 et l’évaporateur 4 forment ensemble une pompe à chaleur 11.
Alternativement, un circuit de climatisation de l’habitacle du véhicule (non représenté) peut remplacer le circuit de refroidissement de la batterie tractrice 1. Dans cette variante, le circuit primaire 2 est remplacé par une canalisation de ventilation de l’habitacle et l’évaporateur 4 est remplacé par un aérotherme (non représenté) assurant un échange de chaleur entre l’air qui le traverse et le fluide réfrigérant circulant dans le circuit secondaire 5.
Comme schématisé à la , le compresseur 7 est relié à la pompe à chaleur 11 par une première et une deuxième canalisation 12 et 13. En outre, le compresseur 7 est fixé mécaniquement à un carter de machine électrique 14 et la pompe à chaleur 11 est située au niveau d’un carter de chargeur de batteries 15. Le compresseur 7 est connecté à une extrémité inférieure de la première et de la deuxième canalisation 12 et 13. La pompe à chaleur 11 est connectée à une extrémité supérieure de la première et de la deuxième canalisation 12 et 13.
La première et la deuxième canalisation 12 et 13 s’étendent entre la partie basse du carter de machine électrique 14 où est fixé mécaniquement le compresseur 7 et la partie supérieure du carter de chargeur de batteries 15 au niveau de la pompe à chaleur 11 qui y est connectée. La première et la deuxième canalisation 12 et 13 sont intégrées aux carters de la machine électrique et du chargeur de batteries 14 et 15. Ainsi, une voie de passage pour les canalisations de climatisation est créée sans impacter l’environnement entourant la partie avant du groupe motopropulseur. L’intégration aux carters des canalisations permet d’obtenir un système plus compact ne nécessitant pas de jeu supplémentaire pour la connexion de la pompe à chaleur 11 et du compresseur 7. De plus, cette solution permet de supprimer des canalisations de climatisation.
La montre en vue de côté un ensemble de composants électriques 16 du groupe motopropulseur, en particulier du carter de machine électrique 14 sur lequel est monté le compresseur 7 et du carter de chargeur de batteries 15. Le carter de chargeur de batteries 15 est situé au-dessus du carter de machine électrique 14 auquel il est relié mécaniquement. Comme illustré, une partie inférieure des premières et deuxièmes canalisations 17 est intégrée dans le carter de machine électrique 14 alors qu’une partie supérieure des premières et deuxièmes canalisations 18 est intégrée dans le carter de chargeur de batteries 15.
Un dispositif de bridage 19 est situé dans la partie basse du carter de machine électrique 14 afin de fixer mécaniquement le compresseur 7. Les extrémités de la partie inférieure des premières et deuxièmes canalisations 17 débouchent sur des raccords de canalisations 20 au niveau du dispositif de bridage 19. Ainsi lorsque le compresseur 7 est monté mécaniquement sur le dispositif de bridage 19, il est en même temps connecté aux première et deuxième canalisations 12 et 13 par les raccords de canalisation 20.
Comme illustré à la , les premières et deuxièmes canalisations 12 et 13 s’étendent entre les raccords de canalisation 20 situés sur la partie basse du carter de machine électrique 14 et la partie haute du carter de chargeur de batteries 15 au niveau de la pompe à chaleur 11. La pompe à chaleur 11 est située sur la partie avant du groupe motopropulseur, et comme montré à la sur le côté opposé à celui où est fixé le compresseur 7. Ainsi, pour pouvoir raccorder la pompe à chaleur 11 au compresseur 7, la partie supérieure des premières et deuxièmes canalisations 18 s’étend au travers du carter de chargeur de batteries 15.
Ainsi, comme indiqué à la , un espace 21 entre une extrémité avant du groupe motopropulseur 22 et l’arrière du motoventilateur 9 n’est pas encombré par les canalisations reliant le compresseur 7 à la pompe à chaleur 11. Cet espace permet de respecter le jeu nécessaire pour permettre entre autres un débattement longitudinal du groupe motopropulseur dans le compartiment moteur.
Le carter de machine électrique 14 et le carter de chargeur de batteries sont réalisés par moulage. Ainsi, les première et deuxième canalisations 12 et 13 peuvent être réalisées lors du moulage de ces carters.
Comme indiqué dans la description qui précède, les différents aspects de l’invention peuvent-être mis en œuvre selon le contexte dans des variantes de configuration différentes de celles décrites ci-dessus. Par exemple, la pompe à chaleur peut être fixée au carter de chargeur de batteries. De même, l’ensemble des composants électriques 16 du groupe motopropulseur peuvent être associés à un moteur thermique dans un véhicule hybride ou directement au dispositif de transmission dans un véhicule tout électrique. L’invention peut aussi être mise en œuvre dans un véhicule équipé d’un circuit de refroidissement des batteries tractrices et d’un circuit de climatisation de l’habitacle distinct. Dans ce cas, le circuit secondaire 5 peut être utilisé pour évacuer la chaleur des batteries tractrices par l’évaporateur 4 et celle de l’air de l’habitacle par l’aérotherme.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.

Claims (9)

  1. Conduits de climatisation pour un véhicule équipé d’au moins un circuit de refroidissement (1) comprenant une première canalisation (12) et une deuxième canalisation (13) reliant un premier composant du circuit de refroidissement au reste du circuit de refroidissement (1) pour qu’un fluide réfrigérant dudit circuit de refroidissement (1) circule dans le premier composant, caractérisés en ce que les première et deuxième canalisations (12, 13) sont intégrées dans au moins un carter de composants électriques d’un groupe motopropulseur dudit véhicule.
  2. Conduits de climatisation selon la revendication 1 caractérisés en ce que ledit premier composant est un compresseur.
  3. Conduits de climatisation selon l’une des revendications précédentes caractérisés en ce que les première et deuxième canalisations (12, 13) sont intégrées dans au moins un carter de machine électrique (14) et/ou un carter de chargeur de batteries (15).
  4. Carter de composant électrique de groupe motopropulseur pour un véhicule équipé d’au moins un circuit de refroidissement (1) comprenant une première canalisation (12) et une deuxième canalisation (13) reliant un premier composant du circuit de refroidissement au reste du circuit de refroidissement (1), comprend un dispositif de bridage (19) pour y attacher mécaniquement ledit premier composant du circuit de refroidissement, et estcaractérisé en ce queles première et deuxième canalisations (12, 13) sont intégrées dans le carter de composant électrique et s’étendent dans ledit carter de composant électrique pour qu’une première extrémité des première et deuxième canalisations (12, 13) présente des raccords de canalisation (20) débouchant au niveau du dispositif de bridage (19).
  5. Carter de composant électrique de groupe motopropulseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
    • Le premier composant du circuit de refroidissement, préférentiellement un compresseur (7), est attaché mécaniquement à un carter de machine électrique (14) par ledit dispositif de bridage (19) et vient se connecter aux raccords de canalisation (20), et une partie inférieure de la première et de la deuxième canalisation (17) est intégrée dans le carter de machine électrique (14) ; et/ou
    • Le reste du circuit de refroidissement (1), préférentiellement une pompe à chaleur (11), vient se connecter à une deuxième extrémité de la première et de la deuxième canalisation (12, 13) au niveau d’un carter de chargeur de batteries (15) relié mécaniquement à la partie supérieure du carter de machine électrique (14), et une partie supérieure de la première et de la deuxième canalisation (18) est intégrée au carter de chargeur de batteries (15).
  6. Carter de composants électriques de groupe motopropulseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
    • la partie inférieure des première et deuxième canalisations (17) est intégrée dans une paroi latérale dudit carter de machine électrique (14) ; et/ou
    • La partie supérieure des première et deuxième canalisations (18) est intégrée dans une paroi latérale du carter de chargeur de batteries (15), et/ou s’étend transversalement au travers dudit carter de chargeur de batteries (15) pour rejoindre le côté du carter de chargeur de batteries (15) opposé à celui du carter de la machine électrique (14) où est situé le premier dispositif de bridage.
  7. Carter de composants électriques de groupe motopropulseur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième canalisations (12, 13) sont réalisées lors du moulage du carter de la machine électrique (14) et/ou du carter de chargeur de batteries (15).
  8. Procédé de raccordement d’un premier composant de circuit de refroidissement, caractérisé en ce que :
    • ledit premier composant de circuit de refroidissement est monté mécaniquement à un dispositif de bridage (19) situé sur un carter de machine électrique (14) ; et
    • lors de son montage, ledit premier composant est branché directement à des raccords de canalisations (20) débouchant au niveau du dispositif de bridage (19) et disposés à l’extrémité d’une première et d’une deuxième canalisation (12, 13) dont la partie inférieure (17) est intégrée audit carter de la machine électrique (14).
  9. Procédé de raccordement d’un premier composant de circuit de refroidissement, selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier composant est un compresseur (7), qui est relié par la première et la deuxième canalisation (12, 13) à une pompe à chaleur (11).
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