L’invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile, à turbomachine tangentielle.

Les véhicules à moteur, qu’ils soient à combustion ou électriques, ont besoin d'éva cuer les calories que génère leur fonctionnement et sont pour cela équipés d'échangeurs de chaleur. Un échangeur de chaleur de véhicule automobile comprend généralement des tubes, dans lesquels un fluide caloporteur est destiné à circuler, notamment un liquide tel que l’eau, et des éléments d’échange de chaleur reliés à ces tubes, souvent désignés par le terme « ailettes » ou « intercalaires ». Les ailettes permettent d’augmenter la surface d’échange entre les tubes et l’air ambiant.

Toutefois, afin d’augmenter encore l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et l’air ambiant, il est fréquent qu’un dispositif de ventilation soit utilisé en sus, pour générer ou accroître un flux d’air dirigé vers les tubes et les ailettes.

De façon connue, un tel dispositif de ventilation comprend un ventilateur à hélice.

Le flux d’air généré par les pales d’un tel ventilateur est turbulent, notamment en raison de la géométrie circulaire de l’hélice, et n’atteint en général qu’une partie seule ment de la surface de l’échangeur de chaleur (zone circulaire de l’échangeur faisant face à l’hélice du ventilateur). L’échange de chaleur ne se fait donc pas de façon homogène sur toute la surface des tubes et des ailettes.

En outre, lorsque la mise en marche du ventilateur ne s’avère pas nécessaire (typi quement lorsque l’échange de chaleur avec de l’air ambiant non accéléré suffit à refroidir le fluide caloporteur circulant dans l’échangeur), les pales obstruent en partie l’écoule ment de l’air ambiant vers les tubes et les ailettes, ce qui gêne la circulation d’air vers l’échangeur et limite ainsi l’échange de chaleur avec le fluide caloporteur.

Un tel ventilateur est en outre relativement encombrant, à cause notamment des dimensions nécessaires de l’hélice pour obtenir un refroidissement moteur effectif, ce qui rend long et délicat son intégration dans un véhicule automobile.

Pour résoudre ce problème, il est connu d’utiliser un module de refroidissement intégrant un ou plusieurs échangeurs de chaleur ainsi qu’une turbomachine tangentielle permettant de générer un flux d’air traversant lesdits échangeurs de chaleurs à faible vi tesse ou à l’arrêt du véhicule automobile. Une telle turbomachine comporte généralement une turbine cylindrique mise en rotation par un moyen d’entraînement tel qu’un moteur électrique.

Néanmoins cette solution peut ne pas être suffisante dans les cas où la place plus l’intégration d’un tel module de refroidissement est limitée d’autant plus que le moyen d’entraînement doit être d’une puissance et d’une taille suffisante pour mettre en rotation la turbine qui généralement est d’une grande longueur et donc relativement lourde.

Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients. Et de proposer un module de refroidissement amélioré.

La présente invention concerne donc un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride, ledit module de refroidissement étant destiné à être traversé par un flux d’air et comportant :

- un ensemble d’échangeurs de chaleur comportant au moins un échangeur de cha leur,

- une turbomachine tangentielle configurée pour générer le flux d’air, la turboma- chine comportant au moins deux turbines cylindriques disposées tangentiellement le long d’un axe de rotation, lesdites turbines étant indépendantes et comportant chacune un moyen d’entrainement propre.

Selon un aspect de l’invention, les turbines de la turbomachine sont coaxiales.

Selon un autre aspect de l’invention, la turbomachine est disposée au sein d’un boî tier collecteur amont ou aval, une première turbine est reliée par une première extrémité à un premier côté du boîtier collecteur amont ou aval et par une deuxième extrémité à un palier intermédiaire, une deuxième turbine étant quant à elle reliée par une première ex trémité à un deuxième côté du boîtier collecteur amont ou aval, opposé au premier côté, et par une deuxième extrémité au palier intermédiaire.

Selon un autre aspect de l’invention, le moyen d’entrainement de chaque turbine est disposé sur leur première extrémité respective.

Selon un autre aspect de l’invention, le moyen d’entrainement de la première tur bine est disposé sur sa première extrémité et en ce que le moyen d’entrainement de la deuxième turbine est disposé sur sa deuxième extrémité.

Selon un autre aspect de l’invention, la turbomachine est disposée au sein du boîtier collecteur aval et en ce que ledit boîtier collecteur aval comporte une paroi de séparation prolongeant le palier intermédiaire selon un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la turbomachine et perpendiculairement à une paroi de guidage disposée en vis-à-vis de l’ensemble d’échangeur de chaleur.

Selon un autre aspect de l’invention, les au moins deux turbines cylindriques com portent chacune une pluralité de pales réparties par étages autour de leur axe de rotation, les première et deuxième turbines comportant un nombre d’étages identique.

Selon un autre aspect de l’invention, les au moins deux turbines cylindriques com portent chacune une pluralité de pales réparties par étages autour de leur axe de rotation, les première et deuxième turbines comportant un nombre d’étages distinct.

Selon un autre aspect de l’invention, d’une turbine à l’autre, le nombre de pales par étage, la hauteur, la longueur, l’inclinaison des pales ainsi que les diamètres interne et externe sont identiques.

Selon un autre aspect de l’invention, d’une turbine à l’autre, le nombre de pales par étage, la hauteur, la longueur, l’inclinaison des pales ainsi que les diamètres interne et externe sont distincts.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

[Fig 1] La figure 1 montre une représentation schématique de la partie avant d’un véhicule automobile à moteur électrique ou hybride, vu de côté,

[Fig 2] La figure 2 montre une représentation schématique en perspective d’un mo dule de refroidissement,

[Fig 3] La figure montre une représentation schématique en perspective d’un boîtier collecteur aval du module de refroidissement de la Figure 2,

[Fig 4] La figure 4 montre une représentation schématique en perspective et en coupe d’une turbine,

[Fig 5] La figure 5 montre une représentation schématique en vue de face d’un boî tier collecteur aval selon un premier mode de réalisation,

[Fig 6] La figure 6 montre une représentation schématique en vue de face de tur bines selon un deuxième mode de réalisation.

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 réfé rence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seu lement 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 « amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d’un flux d’air. A contrario, on entend par « aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation d’un flux ou d’un fluide.

Sur les figures 1 à 5, est représenté un trièdre XYZ afin de définir l’orientation des différents éléments les uns des autres. Une première direction, notée X, correspond à une direction longitudinale du véhicule. Elle correspond également à l’inverse de la direction d’avancement du véhicule. Une deuxième direction, notée Y, est une direction latérale ou transversale. Enfin, une troisième direction, notée Z, est verticale. Les directions, X, Y, Z sont orthogonales deux à deux.

La figure 1 illustre de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 à moteur 12. Le véhicule 10 comporte notamment une carrosserie 14 et un pare-chocs 16 portés par un châssis (non représenté) du véhicule automobile 10. La carrosserie 14 définit une baie de refroidissement 18, c'est-à-dire une ouverture à travers la carrosserie 14. La baie de refroidissement 18 peut être unique comme dans l’exemple illustré. Alter nativement cependant, la carrosserie 14 peut définir une pluralité de baies de refroidisse ment. Ici, la baie de refroidissement 18 se trouve en partie basse de la face avant 14a de la carrosserie 14. Dans l’exemple illustré, la baie de refroidissement 18 est située sous le pare-chocs 16. Une grille 20 peut être disposée dans la baie de refroidissement 18 pour éviter que des projectiles puissent traverser la baie de refroidissement 18. Un module de refroidissement 22 est disposé en vis-à-vis de la baie de refroidissement 18. La grille 20 permet notamment de protéger ce module de refroidissement 22.

Le module de refroidissement 22 est plus visible sur la figure 2. Le module de re froidissement 22 comprend un boîtier collecteur 24 associé à un ensemble d’échangeurs de chaleur 23. Le module de refroidissement 22 et notamment l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 est notamment destiné à être traversé par un flux d’air F. Le boîtier collec teur 24 est disposé en aval de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 dans le sens de circulation du flux d’air F. Le module de refroidissement 22 peut également comporter un autre boîtier collecteur 25 disposé en amont de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 afin par exemple de permettre la liaison avec la baie de refroidissement 18 en face avant du véhicule 10.

Cet ensemble d’échangeurs de chaleur 23 comporte au moins un échangeur de cha leur ayant une forme générale parallélépipédique, dont une largeur L s’étend parallèle ment à l’axe Y, une profondeur P s’étend parallèlement à l’axe X et une hauteur H s’étend parallèlement à l’axe Z.

L’échangeur thermique ou les échangeurs thermiques 23-a, 23b, 23c, 23d déli- mite(nt) une surface S, appelée surface de travail, dont une section est sensiblement rec tangulaire dans un plan Y, Z.

Dans le cas où plusieurs échangeurs sont juxtaposés verticalement et/ou horizonta lement, la hauteur de la surface S est la somme des hauteurs des échangeurs juxtaposés verticalement (superposés), et la longueur de la surface S est la somme des longueurs des échangeurs juxtaposés horizontalement.

Dans l’exemple illustré à la figure 2, l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 com porte quatre échangeurs de chaleur 23a, 23b, 23c et 23d. Un premier échangeur de chaleur 23a peut être par exemple un évapo-condenseur destiné à être connecté à un circuit de refroidissement. Un deuxième échangeur de chaleur 23b, disposé en aval du premier échangeur de chaleur 23a dans le sens de circulation du flux d’air F, peut être par exemple un radiateur destiné à être connecté à un circuit de circulation d’un premier fluide calo- porteur pour la gestion thermique par exemple des batteries d’un véhicule électrique ou hybride. Un troisième échangeur de chaleur 23c, disposé en amont du premier échangeur de chaleur 23a dans le sens de circulation du flux d’air F, peut être par exemple un radia teur destiné à être connecté à un circuit de circulation d’un deuxième fluide caloporteur pour la gestion thermique par exemple de l’électronique de puissance d’un véhicule élec trique ou hybride. Enfin, un quatrième échangeur de chaleur 23d, disposé dans le même plan que le troisième échangeur de chaleur 23c, peut être par exemple un sous-refroidis- seur destiné à être connecté au même circuit de refroidissement que le premier échangeur de chaleur 23a. Toujours selon l’exemple illustré à la figure 2, le module de refroidisse ment 22 comporte également une bouteille déshydratante 23e disposée dans le même plan que les troisième 23c et quatrième 23d échangeurs de chaleur.

Le module de refroidissement 22 comprend au moins un ventilateur afin de générer le flux d’air F notamment lorsque le véhicule roule à faible vitesse ou est à l’arrêt. Le ventilateur peut ainsi être une turbomachine tangentielle 30, visible plus en détail aux figures 3 et 4. Sur les figures 2 et 3, cette turbomachine 30 est disposée en aval de l’en semble d’échangeurs de chaleur au sein du boîtier collecteur aval 24 afin de générer le flux d’air F par aspiration. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer que cette tur bomachine 30 soit disposée en amont de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 au sein par exemple du boîtier collecteur amont 25.

Dans l’exemple illustré aux figures 2 et 3, le module de refroidissement 22 com porte une seule turbomachine 30 disposée en partie dite haute du boîtier collecteur aval 24. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer une position différente pour cette tur bomachine 30, par exemple une position basse ou encore une position centrale du boîtier collecteur aval 24. De même, il est tout à fait possible d’imaginer que le module de re froidissement 22 comporte plusieurs turbomachines 30 disposées à des endroits distincts.

Dans l’exemple illustré aux figures 2 et 3, le boîtier collecteur aval 24 comprend ainsi une volute 38 associée à la turbomachine 30. Cette volute 38 comprend une enve loppe 40 constituée d’une paroi conformée pour loger les turbines 31a, 31b de la turbo machine 30 et guider l’air ayant traversé l’échangeur 26 autour de la turbomachine 30 jusqu’à une sortie 44 de l’air hors du module de refroidissement 22. De manière connue, la volute 38 présente une forme de spirale tronquée.

Le boîtier collecteur aval 24 comprend en outre une paroi de guidage 24a disposée en vis-à-vis de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23. Cette paroi de guidage 24a permet de guider le flux d’air F ayant traversé l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 vers la turbomachine 30 et la sortie 44. Cette paroi de guidage 24a peut également comporter des volets (non représentés) permettant au flux d’air F de traverser ladite paroi de guidage 24a sans passer par la turbomachine 30 et la sortie 44 notamment lorsque le véhicule 10 est en roulage et que la turbomachine 30 est à l’arrêt.

La turbomachine tangentielle 30 comprend au moins deux turbines 31a, 31b cylin driques disposées tangentiellement le long d’un axe de rotation A. Ces turbines 31a, 31b sont de préférence coaxiales. Dans l’exemple illustré aux figures 2 et 3, l’axe de rotation A est parallèle à l’axe Y de la largeur du module de refroidissement 22.

La figure 4 montre plus en détail une turbine 3 lb en perspective et coupe transver sale. Bien que non représentée, la structure de la turbine 31a est identique à celle de la turbine 31b. La turbine 31b comprend une pluralité de pales 110 réparties par étages 32b autour de l’axe de rotation A de la turbine 31b. Les étages 32b forment ainsi un empile ment de cylindres le long de l’axe de rotation A afin de former ladite turbine 31b. Les différents étages 32b sont ainsi empilés coaxialement le long de l’axe de rotation A.

De préférence, les pales 110 d’un étage 32b sont équiréparties angulairement autour de l’axe de rotation. Dans l’exemple illustré à la figure A, tous les étages 32b ont le même nombre de pales 110. Également, toutes les pales 110 des différents étages 32b sont ici identiques. Les pales 110 peuvent également être décalées angulairement autour de l’axe de rotation A entre deux étages 32b contigus. Ce décalage des pales 110 permet de réduire le bruit généré par la turbine du fait que lesdites pales 110 travaillent par groupes séparés d’un étage à l’autre.

Toujours selon la figure 4, chaque pale 110 présente une section de forme générale d’hélice dont une corde de référence, référencée C, est une longueur entre un premier bord 110a orienté vers l’intérieur de la turbine 31b et un deuxième bord 110b orienté vers l’extérieur de la turbine 31b. La longueur C est appelée longueur de pale 110. L’ensemble des deuxièmes bords 110b de chaque étage 32b de pales 110 délimite un cercle virtuel définissant un diamètre externe 0e de la turbine 31b. L’ensemble des deuxièmes bords 110a de chaque étage 32b de pales 110 délimite un cercle virtuel définissant un diamètre interne 0i de la turbine 3 lb.

Chaque étage 32b présente une hauteur correspondant à une hauteur h des pales 110 le composant. Sur le mode de réalisation illustré à la figure 4, tous les étages 32b de la turbine 31b sont de la même hauteur h. Néanmoins, l’invention n’est pas limitée à cette configuration, et, selon les besoins de refroidissement, on peut envisager des hauteurs différentes selon les différents étages 32b.

D’une turbine 31a, 31b à l’autre, le nombre d’étage 32a, 32b ainsi que le nombre de pales 110 par étage 32a, 32b peut être identique ou bien distinct. De même, la hauteur h, la longueur C, l’inclinaison des pales 110 ainsi que les diamètres interne 0i et externe 0e peuvent être distincts d’une turbine 31a, 31b à l’autre ou bien identiques.

Le fait que les turbines 31a, 31b soient différentes l’une de l’autre permet, en plus du fait qu’elles soient indépendantes, de générer un flux d’air F différent par chacune des turbines 31a, 31b. Cela peut permettre notamment d’avoir une circulation du flux d’air F différentiée par exemple au niveau d’échangeurs de chaleur ayant des fonctions et des besoins en débits d’air les traversant distincts.

Les turbines 31a et 31b sont indépendantes l’une de l’autre et peuvent ainsi tourner autour de l’axe de rotation A indépendamment. Comme le montre la figure 5, une pre mière turbine 31a est reliée par une première extrémité 31a-l à un premier côté 241 du boîtier collecteur aval 24 et par une deuxième extrémité 3 la- 2 à un palier intermédiaire 245. Une deuxième turbine 3 lb est quant à elle reliée par une première extrémité 3 lb- 1 à un deuxième côté 242 du boîtier collecteur aval 24, opposé au premier côté 241, et par une deuxième extrémité 31b-2 au palier intermédiaire 245. Le palier intermédiaire 245 est disposé entre le premier 241 et le deuxième 242 côté du boîtier collecteur aval 24.

Chaque turbine 31a, 31b comporte un moyen d’entraînement 35a, 35b propre, par exemple un moteur électrique disposé à l’une de leurs extrémités. Le fait que les turbines 31a, 3 lb soient indépendantes et qu’elles ont des moyens d’entrainement 35a, 35b propres, permet une réduction de la taille ainsi que du poids de ces moyens d’entraînement 35a, 35b. En effet, la puissance nécessaire pour entraîner en rotation chaque turbine 31a, 31b est moindre que celle nécessaire pour entraîner en rotation une unique turbine d’une taille équivalente aux différentes turbines 31a, 31b cumulées. Il est ainsi possible d’utiliser des moyens d’entrainement 35a, 35b de plus faible puissance et donc plus petits et plus légers. Cela permet également un gain de place au sein du module de refroidissement 22.

De plus, ces moyens d’entrainement 35a, 35b propres à chaque turbine 31a, 31b peuvent être pilotés conjointement afin que chacune des turbines 31a, 31b tourne à la même vitesse ou bien indépendamment permettant ainsi de piloter les turbines 31a, 31b individuellement.

Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 5, chaque turbine 3 la, 3 lb comporte un moyen d’entrainement 35a, 35b disposé à leur première extrémité 31a-l et 3 lb- 1. Les moyens d’entrainement 35a, 35b seront alors respectivement disposés sur le premier 241 et le deuxième 242 côté du boîtier collecteur aval 24.

Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 6, une première turbine 31a comporte son moyen d’entrainement 35a disposé à sa première extrémité 31a-l et une deuxième turbine 31b comporte son moyen d’entrainement 35b disposé à sa deu xième extrémité 31b-2. Le moyen d’entrainement 35a de la première turbine 31a sera alors disposé sur un côté du boîtier collecteur aval 24, ici son premier côté 241, et le moyen d’entrainement 35b de la deuxième turbine 31b sera alors disposé au niveau du palier intermédiaire 245.

Il est également tout à fait possible d’imaginer un mode de réalisation alternatif (non représenté) dans lequel les turbines 31a, 31b ont toutes leur moyen d’entrainement 35a, 25b disposé à leur deuxième extrémité 31a-2, 31b-2.

Le boîtier collecteur aval 24 peut également comporter une paroi de séparation 24b, prolongeant le palier intermédiaire 245 selon un plan perpendiculaire à l’axe de rotation A de la turbomachine et perpendiculairement à la paroi de guidage 24a. Cette paroi de séparation 24b s’étend au sein du boîtier collecteur aval 24 et permet de diviser ce dernier en deux zones de circulation du flux d’air F comportant chacune une turbine 31a, 31b.

Ainsi on voit bien que le module de refroidissement 22 selon l’invention avec au moins deux turbines 31a, 31b indépendantes et chacune munie d’un moyen d’entraîne ment 335a, 35b propre, permet d’avoir une turbomachine 30 s’étendant sur toute la lar geur L du module de refroidissement 32 et ce en limitant la taille et le poids desdits moyens d’entraînement 35a, 35b et donc ceux du module de refroidissement 22.