La présente invention se rapporte à un module de refroidissement pour véhicule automobile électrique ou hybride, à turbomachine tangentielle.

Un module de refroidissement (ou module d’échange de chaleur) d’un véhicule automobile comporte classiquement au moins un échangeur de chaleur et un dispositif de ventilation adapté à générer un flux d’air au contact du au moins un échangeur de chaleur. Le dispositif de ventilation permet ainsi, par exemple, de générer un flux d’air au contact de l’échangeur chaleur, à l’arrêt du véhicule ou à faible vitesse de roulage.

Classiquement, l’échangeur de chaleur est alors placé dans un compartiment en regard d’au moins deux baies de refroidissement, formées dans la face avant de la carrosserie du véhicule automobile. Une première baie de refroidissement est située au- dessus du pare-chocs tandis qu’une deuxième baie est située au-dessous du pare-chocs. Une telle configuration est préférée car le moteur thermique doit également être alimenté en air, l’admission d’air du moteur étant classiquement situé dans le passage du flux d’air traversant la baie de refroidissement supérieure.

Selon les différents véhicules, ce compartiment peut être plus ou moins encombré et des obstacles peuvent être présents à l’arrière du module de refroidissement et gêner l’évacuation du flux d’air le traversant. Cela est particulièrement le cas lorsque le flux d’air est généré par le dispositif de ventilation. Il est ainsi nécessaire d’augmenter la taille et/ou la puissance de ce dispositif de ventilation afin que le flux d’air soit suffisant pour que les échanges thermiques se fassent correctement au niveau du ou des échangeurs de chaleurs. Cette solution n’est pas la plus optimale car est énergivore et peut entamer l’autonomie du véhicule électrique ou hybride.

Le but 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 permettant des performances optimales en limitant sa consommation en énergie.

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 carénage formant un canal interne traversé par le flux d’air entre une extrémité amont et une extrémité aval opposées l’une à l’autre, ledit carénage comportant au moins un échangeur de chaleur, - un premier boîtier colleteur disposé en aval du carénage selon une direction longitudinale du module de refroidissement allant de l’avant vers l’arrière dudit module de refroidissement, ledit premier boîtier collecteur comportant une turbomachine tangentielle configurée de sorte à générer le flux d’air, ladite turbomachine tangentielle comportant une volute comprenant une sortie du flux d’air, la volute comportant une paroi externe mobile entre une première position extrémale dans laquelle la sortie du flux d’air a une première orientation et une deuxième position extrémale dans laquelle la sortie du flux d’air a une deuxième orientation distincte de la première orientation.

Selon un aspect de l’invention, la paroi externe est coulissante.

Selon un autre aspect de l’invention, le module de refroidissement comporte un axe d’enroulement autour duquel la paroi externe s’enroule, ledit axe d’enroulement étant fixé à l’extrémité de paroi externe opposée à son extrémité formant la sortie.

Selon un autre aspect de l’invention, l’axe d’enroulement est motorisé.

Selon un autre aspect de l’invention, le module de refroidissement comporte des rails latéraux de guidage de la paroi externe.

Selon un autre aspect de l’invention, dans la première position extrémale de la paroi externe de la volute, la première orientation de la sortie du flux d’air est perpendiculaire à la direction longitudinale du module de refroidissement.

Selon un autre aspect de l’invention, dans la deuxième position extrémale de la paroi externe de la volute, la deuxième orientation de la sortie du flux d’air est opposée à la première orientation de ladite sortie par rapport à la direction longitudinale du module de refroidissement.

Selon un autre aspect de l’invention, lorsque la paroi externe de la volute est disposée dans une position intermédiaire située entre sa première et sa deuxième position extrémale, la sortie du flux d’air est orientée dans une orientation intermédiaire entre la première et la deuxième orientation.

Selon un autre aspect de l’invention, la paroi externe de la volute comporte une succession de lamelles articulées et parallèles entre-elles.

Selon un autre aspect de l’invention, la paroi externe de la volute est une toile semi- rigide imperméable à l’air.

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 : [Fig 1] la figure 1 montre une représentation schématique de l’avant d’un véhicule automobile en vue de côté,

[Fig 2] la figure 2 montre une représentation schématique en perspective et en coupe partielle de l’avant d’un véhicule automobile et d’un module de refroidissement,

[Fig 3] la figure 3 montre une représentation schématique en coupe d’un premier collecteur une paroi externe selon une première position extrémale,

[Fig 4] la figure 4 montre une représentation schématique en coupe d’un premier collecteur une paroi externe selon une position intermédiaire,

[Fig 5] la figure 5 montre une représentation schématique en coupe d’un premier collecteur une paroi externe selon une deuxième position extrémale.

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 « 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.

Sur les figures 1 et 2, le module de refroidissement selon la présente invention est illustré dans une position fonctionnelle, c’est-à-dire quand il est disposé au sein d’un véhicule automobile.

La figure 1 illustre de manière schématique la partie avant d’un véhicule automobile 10 électrique ou hybride pouvant comporter un moteur électrique 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 est ici unique. Cette baie de refroidissement 18 se trouve de préférence 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.

Comme le montre la figure 2, le module de refroidissement 22 est destiné à être traversé par un flux d’air L parallèle à la direction X et allant de l’avant vers l’arrière du véhicule 10. Cette direction X correspond plus particulièrement à une direction longitudinale X allant de l’avant vers l’arrière du module de refroidissement 22. Dans la présente demande, on qualifie un élément d’en « amont » ou d’en « aval » selon la direction longitudinale X du module de refroidissement 22, un élément qui est respectivement disposé plus vers l’avant ou vers l’arrière qu’un autre élément. L’avant correspond à l’avant du véhicule automobile 10 à l’état monté ou alors la face du module de refroidissement 22 par laquelle le flux d’air L est destiné à entrer dans le module de refroidissement 22. L’arrière correspond quant à lui à l’arrière du véhicule automobile 10 ou alors à la face du module de refroidissement 22 par laquelle le flux d’air L est destiné à ressortir du module de refroidissement 22.

Le module de refroidissement 22 comporte essentiellement un boîtier ou carénage 40 formant un canal interne entre une extrémité amont 40a et une extrémité aval 40b opposées l’une à l’autre. A l’intérieur dudit carénage 40 est disposé au moins un échangeur de chaleur 24, 26, 28. Ce canal interne est de préférence orienté parallèlement à la direction longitudinale X de sorte que l’extrémité amont 40a est orientée vers l’avant du véhicule 10 en regard de la baie de refroidissement 18 et de sorte que l’extrémité aval 40b est orientée vers l’arrière du véhicule 10. Sur la figure 2, le module de refroidissement 22 comprend trois échangeurs de chaleur 24, 26, 28 regroupés au sein d’un ensemble d’échangeurs de chaleur 23. Il pourrait toutefois en comporter plus ou moins suivant la configuration souhaitée.

Un premier échangeur de chaleur 24 peut par exemple être configuré pour relâcher de l’énergie calorifique du flux d’air F. Ce premier échangeur de chaleur 24 peut plus particulièrement être un condenseur connecté à un circuit de refroidissement (non représenté), par exemple afin de refroidir les batteries du véhicule 10. Ce circuit de refroidissement peut par exemple être un circuit de climatisation apte à refroidir les batteries ainsi qu’un flux d’air interne à destination de l’habitacle du véhicule automobile.

Un deuxième échangeur de chaleur 26 peut également être configuré pour relâcher de l’énergie calorifique dans le flux d’air F. Ce deuxième échangeur de chaleur 26 peut plus particulièrement être un radiateur connecté à un circuit de gestion thermique (non représenté) d’éléments électriques tel que le moteur électrique 12.

Le premier échangeur de chaleur 24 étant généralement un condenseur d’un circuit de climatisation, ce dernier a besoin que le flux d’air F soit le plus « frais » possible en mode climatisation. Pour cela, le deuxième échangeur de chaleur 26 est de préférence disposé en aval du premier échangeur de chaleur 24 selon la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Il est néanmoins tout à fait possible d’imaginer que le deuxième échangeur de chaleur 26 soit disposé en amont du premier échangeur de chaleur 24.

Le troisième échangeur de chaleur 28 peut lui aussi être configuré pour relâcher de l’énergie calorifique dans le flux d’air. Ce troisième échangeur de chaleur 28 peut plus particulièrement être un radiateur connecté à un circuit de gestion thermique (non représenté), pouvant être distinct de celui connecté au deuxième échangeur de chaleur 26, pour des éléments électriques tel que l’électronique de puissance. Il est également tout à fait possible d’imaginer que le deuxième 26 et le troisième 28 échangeur de chaleur soient connectés à un même circuit de gestion thermique, par exemple connectés en parallèle l’un de l’autre.

Toujours selon l’exemple illustré à la figure 2, le deuxième échangeur de chaleur 26 est disposé en aval du premier échangeur de chaleur 24 tandis que le troisième échangeur de chaleur 28 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 24. D’autres configurations peuvent néanmoins être envisageables comme par exemple les deuxième 26 et troisième 28 échangeurs de chaleur disposés tous deux en aval ou en amont du premier échangeur de chaleur 24.

Sur le mode de réalisation illustré, chacun des échangeurs de chaleur 24, 26, 28 présente une forme générale parallélépipédique déterminée par une longueur, une épaisseur et une hauteur. La longueur s’étend le long de la direction Y, l’épaisseur le long de la direction X et la hauteur dans la direction Z. Les échangeurs de chaleur 24, 26, 28 s’entendent alors selon un plan général parallèle à la direction verticale Z et la direction latérale Y. Ce plan général est de préférence perpendiculaire à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22.

Le module de refroidissement 22 comporte également un premier boîtier collecteur 41 disposé en aval de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 dans le sens de circulation du flux d’air. Ce premier boîtier collecteur 41 comporte une sortie 45 du flux d’air F, Ce premier boîtier collecteur 41 permet ainsi de récupérer le flux d’air F traversant l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 et d’orienter ce flux d’air F vers la sortie 45. Le premier boîtier collecteur 41 peut venir de matière avec le carénage 40 ou bien être une pièce rapportée fixée à l’extrémité aval 40b dudit carénage 40.

Le module de refroidissement 22, plus précisément le premier boîtier collecteur 41, comprend également au moins un ventilateur tangentiel, aussi nommé turbomachine tangentielle 30, configuré de sorte à générer le flux d’air F traversant l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23. La turbomachine tangentielle 30 comprend un rotor ou turbine 32 (ou hélice tangentielle). La turbine 32 a une forme sensiblement cylindrique. La turbine 32 comporte avantageusement plusieurs étages de pales (ou aubes). La turbine 32 est montée rotative autour d’un axe de rotation A, par exemple parallèle à la direction Y comme illustré sur la figure 2. Le diamètre de la turbine 32 est par exemple compris entre 35 mm et 200 mm pour limiter sa taille. La turbomachine 30 est ainsi compacte.

La turbomachine tangentielle 30 peut également comporter un moteur 31 (visible sur la figure 2) configuré pour mettre en rotation la turbine 32. Le moteur 31 est par exemple adapté à entraîner la turbine 32 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 30.

La turbomachine tangentielle 30 est disposée dans le premier boîtier collecteur 4L La turbomachine tangentielle 30 est configurée pour aspirer de l’air afin de générer le flux d’air F traversant l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23. La turbomachine tangentielle 30 comporte plus précisément une volute 44, formée par le premier boîtier collecteur 41 et au centre de laquelle est disposée la turbine 32. L’évacuation d’air de la volute 44 correspond à la sortie 45 du flux d’air F du premier boîtier collecteur 41.

Dans l’exemple illustré aux figures 2 à 5, la turbomachine tangentielle 30 est dans une position haute, notamment dans le tiers supérieur du premier boîtier collecteur 41, de manière préférée dans le quart supérieur du premier boîtier collecteur 41. Ceci permet notamment de protéger la turbomachine tangentielle 30 en cas de submersion et/ou de limiter l’encombrement du module de refroidissement 22 dans sa partie inférieure. Dans ce cas de figure, la sortie 45 du flux d’air F est préférentiellement orientée vers la partie inférieure du module de refroidissement 22.

Il est néanmoins possible d’imaginer que la turbomachine tangentielle 30 soit dans une position basse, notamment dans le tiers inférieur du premier boîtier collecteur 41. Cela permettrait de limiter l’encombrement du module de refroidissement 22 dans sa partie haute. Dans ce cas de figure, la sortie 45 du flux d’air sera préférentiellement orientée vers la partie supérieure du module de refroidissement 22

Par supérieur et inférieur, on entend ici une orientation selon la direction Z. Un élément dit supérieur sera plus proche du toit du véhicule 10 et un élément dit inférieur sera plus proche du sol.

Afin de guider l’air en sortie de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23 vers la sortie 45, le premier boîtier collecteur 41 comporte, disposée en regard de l’extrémité aval 40b du carénage 40, une paroi de guidage 46 du flux d’air F vers la sortie 45. Cette paroi de guidage 46 fait plus particulièrement la jonction avec un bord amont 451 de la sortie 45 du flux d’air F. Par bord amont 451, on entend ici le bord de la sortie 45 le plus proche de l’extrémité aval 40b du carénage 40.

La paroi de guidage 46 forme un angle a avec un premier plan PI perpendiculaire à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Cet angle a est plus particulièrement compris entre 0° et un angle maximal de 25°, de préférence 23°. Si l’angle a est de 0° alors la paroi de guidage 46 est confondue avec la perpendiculaire PI à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. L’angle maximal de 25° correspond quant à lui à l’angle a’ d’un deuxième plan d’inclinaison maximale P2 (visible sur les figures 3 à 5) avec le premier plan Pl. De préférence, la paroi de guidage 46 est inclinée et l’angle a est compris entre 5 et 25° par rapport au premier plan Pl.

Ce deuxième plan d’inclinaison maximale P2 relie plus précisément le bord amont 451 de la sortie 45 et un bord d’extrémité aval 230 de F au moins un échangeur de chaleur 24, 26, 28. Par bord d’extrémité aval 230, on entend ici le bord d’un échangeur de chaleur 24, 26, 28 le plus proche de l’extrémité aval 40b du carénage 40. Lorsque le carénage 40 comporte plusieurs échangeurs de chaleur 24, 26, 28, le bord d’extrémité aval 230 pris en considération est le bord d’extrémité aval 230 de l’échangeur de chaleur le plus en aval, ici le deuxième échangeur de chaleur 26. Le bord d’extrémité aval 230 est disposé en regard de la sortie 45 du flux d’air F. Par-là, on entend que, comme illustré sur la figure 3, si la sortie 45 est orientée vers la partie inférieure du module de refroidissement 22, le bord d’extrémité aval 230 est un bord d’extrémité inférieur de l’échangeur de chaleur 26. A contrario, si la sortie 45 est orientée vers la partie supérieure du module de refroidissement 22, le bord d’extrémité aval 230 sera un bord d’extrémité supérieure de l’échangeur de chaleur 26.

Le fait que la paroi de guidage 46 forme un angle a compris entre 0° et 25° et plus particulièrement lorsqu’elle est inclinée selon un angle a compris entre 0° et 25° permet une meilleure circulation du flux d’air F au sein du premier boîtier collecteur 41 et limite la perte des charges.

Comme le montrent les figures 3 à 5, la volute 44 comporte une paroi externe 440 mobile. Cette paroi externe 440 est plus particulièrement mobile entre une première position extrémale (illustrée à la figure 3) dans laquelle la sortie 45 du flux d’air F a une première orientation et une deuxième position extrémale (illustrée à la figure 5) dans laquelle la sortie 45 du flux d’air F a une deuxième orientation distincte de la première orientation.

Ainsi, en faisant varier la position de la paroi externe 440 il est possible d’orienter le flux d’air F selon les contraintes au sein du compartiment du véhicule dans lequel est destiné à être installé le module de refroidissement 22. Le flux d’air F est ainsi plus facilement évacué en sortie du module de refroidissement 22 et la consommation électrique nécessaire pour générer ce flux d’air F par notamment la turbine 32 est moindre.

La paroi externe 440 peut notamment être coulissante. Pour cela, le module de refroidissement 22 peut comporter des rails latéraux 442 de guidage de la paroi externe 440. Ces rails latéraux peuvent notamment être disposé sur la face interne de parois latérales 443. Ces parois latérales 443 sont plus particulièrement perpendiculaires à l’axe de rotation A de la turbine 32.

La paroi externe 440 de la volute 44 peut par exemple comporter une succession de lamelles articulées et parallèles entre-elles de sorte à former un rideau semi-rigide. La paroi externe 440 de la volute 44 peut également être par exemple une toile semi-rigide imperméable à l’air.

Afin de faciliter le coulissement et également de limiter l’encombrement, le module de refroidissement 22 peut comporter un axe d’enroulement 441 autour duquel la paroi externe 440 s’enroule. Cet axe d’enroulement 441 étant fixé à l’extrémité de paroi externe 440 opposée à son extrémité formant la sortie 45. Ainsi, en mettant en rotation l’axe d’enroulement 441 dans un sens ou dans un autre, il est possible d’enrouler et de dérouler la paroi externe 440 afin de la faire coulisser entre sa première position extrémale et sa deuxième position extrémale.

L’axe d’enroulement 441 peut plus particulièrement être motorisé. Ainsi, il est possible de régler la position de la paroi externe 440 en contrôlant le nombre ainsi que le sens de rotation de l’axe d’enroulement 441 selon les besoins.

La figure 3 montre un exemple dans lequel la paroi externe 440 est dans sa première position extrémale. La première orientation de la sortie 45 du flux d’air F est alors perpendiculaire à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Dans l’exemple présenté, cette première orientation de la sortie 45 est ainsi vers le bas, c’est- à-dire orientée vers le sol à l’état monté dans le véhicule automobile.

La figure 4 montre un exemple dans lequel la paroi externe 440 est dans une position intermédiaire située entre sa première et sa deuxième position extrémale. La sortie 45 du flux d’air F est alors orientée dans une orientation intermédiaire entre la première et la deuxième orientation. Cette orientation intermédiaire est ici également orientée vers le bas comme pour la première orientation de la sortie 45 illustré à la figure 3. Cependant, l’angle n’est pas ici perpendiculaire avec la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Cet angle est ici moins prononcé et peu par exemple être de l’ordre de 5 à 45° par rapport à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Cet angle particulier peut notamment être du au fait que la partie non rétractée de la paroi externe 440 conserve une forme courbe guidant le flux d’air F.

La figure 5 montre enfin un exemple dans lequel la paroi externe 440 est dans sa deuxième position extrémale. La deuxième orientation de la sortie 45 du flux d’air F est opposée à la première orientation de ladite sortie 45 par rapport à la direction longitudinale X du module de refroidissement 22. Par la, on entend que si par exemple, dans sa première orientation, la sortie 45 est orientée vers le bas (comme illustré à la figure 3), alors, dans sa deuxième orientation, la sortie 45 sera orientée vers le haut (comme illustré sur la figure 5). L’inverse est également possible c’est-à-dire que si par exemple, dans sa première orientation, la sortie 45 est orientée vers le haut, alors, dans sa deuxième orientation, la sortie 45 sera orientée vers le bas.

Comme illustré sur la figure 2, le module de refroidissement 22 peut également comporter un deuxième boîtier collecteur 42 disposé en amont du carénage 40 et de l’ensemble d’échangeurs de chaleur 23, à l’opposé du premier boîtier collecteur 41. Ce deuxième boîtier collecteur 42 comporte une entrée 42a du flux d’air F en provenance de l’extérieur du véhicule 10. L’entrée 42a peut notamment être disposée en regard de la baie de refroidissement 18. Cette entrée 42a peut également comporter la grille 20 de protection. Le deuxième boîtier collecteur 42 peut venir de matière avec le carénage 40 ou bien être une pièce rapportée fixée à l’extrémité amont 40a dudit carénage 40.

De plus, l’entrée 42a du deuxième boîtier collecteur 42 peut comporter un dispositif d’obturation de face avant (non représenté) mobile entre une première position dite ouverte et une deuxième position dite d’obturation. Ce dispositif d’obturation de face avant est notamment configuré pour permettre au flux d’ air F en provenance de G extérieur du véhicule 10 de passer au travers de ladite entrée 42a dans sa position ouverte et obturer ladite entrée du flux d’air 42a dans sa position d’obturation.

Le dispositif d’obturation de face avant 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. Les volets peuvent être montés parallèles à la direction Y. Néanmoins, il est tout à fait possible d’imaginer d’autres configurations comme par exemple des volets montés parallèles à la direction Z. Les volets illustrés sont des volets de type drapeau mais d’autres types de volets comme des volets papillons sont tout à fait envisageables.

Ainsi, on voit bien que de par le fait que la paroi externe 440 soit mobile, il est possible d’orienter la sortie 45 et le flux d’air F selon les besoins pour une meilleure circulation dudit flux d’air F. Cela permet de s’affranchir des obstacles éventuels présents dans le compartiment destiné à accueillir le module de refroidissement 22.