FR3146428A1 - Heat exchange device for motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Dispositif d’échange thermique (10) pour un véhicule (1) automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un premier moyen d’échange thermique (11) d’au moins un premier organe du véhicule, un second moyen d’échange thermique (12) d’au moins un second organe du véhicule, le premier moyen d’échange thermique (11) comprend au moins une première prise d’air (110) et des premiers volets articulés (111 à 116) entre une position de fermeture de la première prise d’air et une position d’ouverture, ledit second moyen d’échange thermique comprend au moins une seconde prise d’air (120) et des seconds volets articulés (121, 122) entre une position de fermeture de la seconde prise d’air et une position d’ouverture, lesdits premiers et seconds volets articulés étant pilotés de manière indépendante par l’intermédiaire d’au moins un actionneur en relation avec au moins un calculateur, selon différentes configurations prédéfinies de fonctionnement du véhicule. Figure pour l’abrégé : figure 1 Heat exchange device (10) for a motor vehicle (1), characterized in that it comprises a first heat exchange means (11) of at least one first component of the vehicle, a second heat exchange means (12) of at least one second component of the vehicle, the first heat exchange means (11) comprises at least one first air intake (110) and first articulated flaps (111 to 116) between a closed position of the first air intake and an open position, said second heat exchange means comprises at least one second air intake (120) and second articulated flaps (121, 122) between a closed position of the second air intake and an open position, said first and second articulated flaps being controlled independently by means of at least one actuator in relation to at least one computer, according to different predefined operating configurations of the vehicle. Figure for abstract: figure 1
Description
L’invention concerne un dispositif d’échange thermique pour un véhicule automobile. L’invention porte aussi sur un agencement d’une partie avant de véhicule automobile. L’invention porte encore sur un procédé mettant en œuvre le dispositif d’échange thermique.The invention relates to a heat exchange device for a motor vehicle. The invention also relates to an arrangement of a front part of a motor vehicle. The invention further relates to a method implementing the heat exchange device.
Les véhicules automobiles sont équipés de systèmes de refroidissement permettant de refroidir différents organes du véhicule, notamment permettant de refroidir un groupe motopropulseur du véhicule. Un système de refroidissement comprend généralement un circuit dans lequel circule un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur s'échauffe au contact des organes du véhicule et se refroidit en passant à travers un échangeur thermique, également dénommé radiateur. L'échangeur thermique comprend généralement un corps pourvu de canaux dans lesquels circule le fluide caloporteur. L'échangeur thermique est positionné de sorte à être traversé par un flux d'air. Notamment, l'échangeur thermique peut être positionné à l'avant du véhicule afin de recevoir un flux d'air circulant au travers d’une ouverture du bouclier avant lorsque le véhicule avance. Une telle ouverture peut être réalisée en partie centrale d’une partie avant du véhicule, notamment au niveau du bouclier avant.Motor vehicles are equipped with cooling systems for cooling various parts of the vehicle, in particular for cooling a powertrain of the vehicle. A cooling system generally comprises a circuit in which a heat transfer fluid circulates. The heat transfer fluid heats up on contact with the parts of the vehicle and cools down by passing through a heat exchanger, also called a radiator. The heat exchanger generally comprises a body provided with channels in which the heat transfer fluid circulates. The heat exchanger is positioned so as to be crossed by an air flow. In particular, the heat exchanger can be positioned at the front of the vehicle in order to receive an air flow circulating through an opening in the front bumper when the vehicle moves forward. Such an opening can be made in the central part of a front part of the vehicle, in particular at the level of the front bumper.
Selon une autre architecture, l’échangeur thermique est localisé au niveau d’un côté latéral du véhicule, notamment devant d’un passage de roue. Dans ce cas, l’ouverture peut être positionnée latéralement à la partie avant du véhicule. Bien souvent, une telle architecture comprend par symétrie un autre échangeur thermique disposé sur l’autre côté du véhicule. Un véhicule peut en outre comprendre plusieurs échangeurs thermiques qui sont respectivement destinés au refroidissement de l'huile servant à lubrifier des organes du véhicule, au refroidissement de l'eau ou tout au moins un fluide caloporteur à base d'eau servant à refroidir les organes du groupe motopropulseur, au refroidissement d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit de climatisation, ou au refroidissement d’un air de suralimentation dans le cas d’un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion.According to another architecture, the heat exchanger is located at a lateral side of the vehicle, in particular in front of a wheel arch. In this case, the opening can be positioned laterally to the front part of the vehicle. Very often, such an architecture includes by symmetry another heat exchanger arranged on the other side of the vehicle. A vehicle can also include several heat exchangers which are respectively intended for cooling the oil used to lubricate parts of the vehicle, for cooling the water or at least a water-based heat transfer fluid used to cool the parts of the powertrain, for cooling a refrigerant circulating in an air conditioning circuit, or for cooling a charge air in the case of a powertrain comprising a combustion engine.
Il est connu des véhicules équipés par un groupe motopropulseur électrique, un besoin d’optimisation de l’autonomie du véhicule, laquelle requiert une optimisation de l’efficience énergétique basée sur l’optimisation générale de l’aérodynamique, notamment afin de réduire la trainée aérodynamique. Cela requiert une optimisation du management thermique du véhicule afin de satisfaire cette nouvelle exigence.It is known that vehicles equipped with an electric powertrain have a need to optimize the vehicle's range, which requires optimization of energy efficiency based on general optimization of aerodynamics, in particular to reduce aerodynamic drag. This requires optimization of the vehicle's thermal management in order to meet this new requirement.
Il est en outre connu un besoin d’optimisation du refroidissement des freins, notamment par l’ajout d’un conduit collecteur d’air, amenant l’air prélevé au niveau d’au moins une autre ouverture du bouclier avant du véhicule, vers la roue, notamment vers le disque de freinage.There is also a known need to optimize brake cooling, in particular by adding an air collector duct, bringing the air taken from at least one other opening in the front bumper of the vehicle, towards the wheel, in particular towards the brake disc.
L’augmentation des prises d’air en face avant du véhicule a pour inconvénient d’augmenter la trainée aérodynamique du véhicule, ce qui augmente la consommation en énergie du véhicule à déplacer.The increased air intakes at the front of the vehicle have the disadvantage of increasing the aerodynamic drag of the vehicle, which increases the energy consumption of the vehicle to be moved.
Pour réduire la trainée aérodynamique en fonction des situations de vie véhicule, il est connu d’intégrer des volets pilotés en amont du module de refroidissement. Leur activation est effectuée généralement sur la base d’un besoin thermo-management, mais celui-ci est en général plutôt curatif que préventif et n’est classiquement pas associé à un modèle prédictif concernant l’usage à venir.To reduce aerodynamic drag depending on vehicle life situations, it is known to integrate controlled shutters upstream of the cooling module. Their activation is generally carried out on the basis of a thermo-management need, but this is generally more curative than preventive and is not classically associated with a predictive model concerning future use.
Une telle situation n’est plus acceptable.Such a situation is no longer acceptable.
Le but de l’invention est de fournir un dispositif d’échange thermique pour un véhicule automobile, qui comprend un premier moyen d’échange thermique d’au moins un premier organe du véhicule, notamment un échangeur thermique entre un fluide et l’air ambiant, un second moyen d’échange thermique d’au moins un second organe du véhicule, notamment un système de freinage, le premier moyen d’échange thermique comprend au moins une première prise d’air et des premiers volets articulés entre une position de fermeture de la première prise d’air et une position d’ouverture, ledit second moyen d’échange thermique comprend au moins une seconde prise d’air et des seconds volets articulés entre une position de fermeture de la seconde prise d’air et une position d’ouverture, lesdits premiers et seconds volets articulés étant pilotés de manière indépendante par l’intermédiaire d’au moins un actionneur en relation avec au moins un calculateur, selon différentes configurations prédéfinies de fonctionnement du véhicule.The aim of the invention is to provide a heat exchange device for a motor vehicle, which comprises a first means of heat exchange of at least one first component of the vehicle, in particular a heat exchanger between a fluid and the ambient air, a second means of heat exchange of at least one second component of the vehicle, in particular a braking system, the first means of heat exchange comprises at least one first air intake and first flaps articulated between a closed position of the first air intake and an open position, said second means of heat exchange comprises at least one second air intake and second flaps articulated between a closed position of the second air intake and an open position, said first and second articulated flaps being controlled independently by means of at least one actuator in relation to at least one computer, according to different predefined operating configurations of the vehicle.
Selon l’invention, le dispositif peut comprendre les caractéristiques suivantes prises séparément ou en combinaison entre elles.According to the invention, the device may comprise the following features taken separately or in combination with each other.
Les configurations de fonctionnement permettant au calculateur de piloter au moins l’un des premiers et seconds volets selon différentes positions d’ouverture, sont définies selon d’un besoin de réduction de la trainée aérodynamique et/ou un besoin de refroidissement d’au moins un premier organe à refroidir du véhicule et/ou un besoin de climatisation et/ou un besoin de refroidissement d’au moins un second organe à refroidir et/ou selon un besoin de sécurité thermique.The operating configurations allowing the computer to control at least one of the first and second flaps according to different opening positions are defined according to a need to reduce aerodynamic drag and/or a need to cool at least one first component to be cooled of the vehicle and/or a need for air conditioning and/or a need to cool at least one second component to be cooled and/or according to a need for thermal safety.
Une première configuration prend en considération les besoins de réduction de la trainée aérodynamique tant que la vitesse de déplacement du véhicule est inférieure à un premier seuil de vitesse, notamment une vitesse inférieure à 70 km/h, de telle sorte que les premiers et seconds volets sont en l’état de fermeture des premières et secondes prises d’airs d’écoulement d’air.A first configuration takes into account the needs of reducing aerodynamic drag as long as the vehicle's travel speed is below a first speed threshold, in particular a speed below 70 km/h, such that the first and second flaps are in the state of closing the first and second airflow air intakes.
Une deuxième configuration prend en considération les besoins de réduction de la trainée aérodynamique et de climatisation, tant que la vitesse de déplacement du véhicule est supérieure à un seconds seuil de vitesse, notamment une vitesse supérieure à 80 km/h, de telle sorte que seul au moins un des premiers volets est en l’état d’ouverture de la première prise d’air.A second configuration takes into account the needs of reducing aerodynamic drag and air conditioning, as long as the vehicle's travel speed is greater than a second speed threshold, in particular a speed greater than 80 km/h, such that only at least one of the first flaps is in the state of opening the first air intake.
Une troisième configuration prend en considération les besoins en réduction de la trainée aérodynamique, de climatisation et de refroidissement d’au moins un second organe à refroidir, dès lors que la température du système de freinage dépasse un seuil de température, ou que le système de freinage dépasse un seuil de capacité de freinage, notamment un seuil de 50% de la capacité maximale de freinage du véhicule, de telle sorte qu’au moins un des seconds volets est en l’état d’ouverture de la seconde prise d’air.A third configuration takes into account the needs for reducing aerodynamic drag, air conditioning and cooling of at least one second component to be cooled, when the temperature of the braking system exceeds a temperature threshold, or when the braking system exceeds a braking capacity threshold, in particular a threshold of 50% of the maximum braking capacity of the vehicle, such that at least one of the second flaps is in the open state of the second air intake.
Une quatrième configuration prend en considération le besoin de refroidissement d’au moins un des premiers organes à refroidir dès lors que la température du fluide de refroidissement du groupe motopropulseur du véhicule est supérieure à un seuil de température, notamment une température supérieure à 60°C, de telle sorte que la totalité des premiers volets sont l’état d’ouverture, notamment partielle.A fourth configuration takes into consideration the need for cooling of at least one of the first components to be cooled when the temperature of the coolant of the powertrain of the vehicle is higher than a temperature threshold, in particular a temperature higher than 60°C, such that all of the first shutters are in the open state, in particular partially.
Une cinquième configuration prend en considération les besoins de refroidissement des premiers et seconds organes à refroidir dès lors que le mode de fonctionnement sélectionné par un utilisateur est un mode « sport », de telle sorte que l’intégralité des premiers et seconds volets sont en l’état d’ouverture maximale des première et seconde prises d’airs.A fifth configuration takes into consideration the cooling requirements of the first and second organs to be cooled when the operating mode selected by a user is a “sport” mode, such that all of the first and second shutters are in the state of maximum opening of the first and second air intakes.
L’invention a aussi trait à un agencement d’une partie avant d’un véhicule comportant un bouclier avant, au moins un échangeur thermique, un système de freinage comportant au moins un disque de freinage et un dispositif d’échange thermique comportant les caractéristiques susmentionnées, selon lequel au moins un des premiers volets et/ou au moins un des seconds volets est disposé mobile à rotation autour d’un axe sensiblement verticale du véhicule, de telle sorte qu’un premier ou second volet en position de fermeture est disposé à affleurement de la peau extérieure du bouclier avant.The invention also relates to an arrangement of a front part of a vehicle comprising a front shield, at least one heat exchanger, a braking system comprising at least one brake disc and a heat exchange device comprising the abovementioned characteristics, according to which at least one of the first flaps and/or at least one of the second flaps is arranged to be movable in rotation about a substantially vertical axis of the vehicle, such that a first or second flap in the closed position is arranged flush with the outer skin of the front shield.
L’agencement se caractérise par au moins un des premiers volets qui est adjacent d’au moins un des seconds volets de telle sorte qu’en position de fermeture, les premiers et seconds volets sont mutuellement disposés à affleurement.The arrangement is characterized by at least one of the first flaps being adjacent to at least one of the second flaps such that in the closed position, the first and second flaps are mutually arranged flush.
L’invention concerne un véhicule du type d’une automobile, notamment d’un véhicule comportant plusieurs configurations de fonctionnement, notamment un mode « normal », un mode « économique », un mode « sport », le véhicule comporte un dispositif d’échange thermique susmentionné, ou un agencement tel que précédemment décrit, de telle sorte qu’au moins un calculateur de pilotage des premiers et seconds volets est destiné à prendre en considération le mode de fonctionnement sélectionné, la vitesse de déplacement du véhicule, le besoin en réduction de la trainée aérodynamique, le besoin de refroidissement d’au moins un des premiers organes à refroidir du véhicule, le besoin de climatisation, le besoin de refroidissement d’au moins un des seconds organes à refroidir et/ou le besoin de sécurité thermique.The invention relates to a vehicle of the automobile type, in particular a vehicle comprising several operating configurations, in particular a “normal” mode, an “economy” mode, a “sport” mode, the vehicle comprising an aforementioned heat exchange device, or an arrangement as previously described, such that at least one computer for controlling the first and second flaps is intended to take into consideration the selected operating mode, the speed of movement of the vehicle, the need for reducing aerodynamic drag, the need for cooling of at least one of the first members to be cooled of the vehicle, the need for air conditioning, the need for cooling of at least one of the second members to be cooled and/or the need for thermal safety.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La
La
La
La
There
There
There
There
La
Le premier moyen d’échange thermique 11 est destiné à l’échange thermique entre l’air ambiant et un fluide caloporteur qui circule dans un circuit de refroidissement dans lequel est disposé au moins un premiers organe à refroidir, tel qu’un élément de propulsion du véhicule, notamment un groupe motopropulseur comportant par exemple un moteur électrique, voire aussi une batterie électrique de stockage de l’énergie de traction ainsi que les dispositifs embarqués de gestion d’énergie électrique. Ledit premiers moyen d’échange thermique 11 peut comprendre un échangeur de type d’un radiateur qui est traversé par le fluide caloporteur de sorte qu’un échange thermique avec l’air ambiant permet un refroidissement du fluide caloporteur.The first heat exchange means 11 is intended for heat exchange between the ambient air and a heat transfer fluid which circulates in a cooling circuit in which at least one first member to be cooled is arranged, such as a propulsion element of the vehicle, in particular a powertrain comprising for example an electric motor, or even an electric battery for storing traction energy as well as the on-board electrical energy management devices. Said first heat exchange means 11 may comprise an exchanger of the radiator type which is crossed by the heat transfer fluid so that a heat exchange with the ambient air allows cooling of the heat transfer fluid.
Le premier moyen d’échange thermique 11 peut aussi être destiné à l’échange thermique entre l’air ambiant et un fluide réfrigérant qui est apte à circuler dans un circuit de climatisation. Ce dernier comprend un échangeur thermique de face avant, notamment un échangeur de type d’un condenseur de circuit de climatisation ou un échangeur réversible de type d’un condenseur/évaporateur d’une pompe à chaleur.The first heat exchange means 11 may also be intended for heat exchange between the ambient air and a refrigerant fluid that is capable of circulating in an air conditioning circuit. The latter comprises a front face heat exchanger, in particular an exchanger of the type of an air conditioning circuit condenser or a reversible exchanger of the type of a condenser/evaporator of a heat pump.
Selon un mode de réalisation, le radiateur est disposé au niveau d’un compartiment central avant, notamment le compartiment moteur. Le condenseur est assemblé au radiateur selon un empilement de l’un derrière l’autre en module afin de former le premier moyen d’échange thermique.
Selon une variante de réalisation, un système thermique peut comprendre deux radiateurs et/ou deux condenseurs et être scindé en deux de telle sorte qu’un premier module constitué d’un radiateur gauche et/ou d’un condenseur gauche est disposé devant un passage de roue gauche du véhicule et qu’un second module constitué d’un radiateur droit et/ou d’un condenseur droit est disposé devant un passage de roue droit. Le condenseur peut aussi être dissocié du radiateur en ce sens qu’il peut être disposé à proximité d’une prise d’air centrale débouchant par exemple dans le compartiment avant, tandis que les radiateurs sont disposés respectivement de chaque côté du véhicule, devant des passages des roues gauche et droit.According to one embodiment, the radiator is arranged at a front central compartment, in particular the engine compartment. The condenser is assembled to the radiator in a stack of one behind the other in a module in order to form the first heat exchange means.
According to an alternative embodiment, a thermal system may comprise two radiators and/or two condensers and be split into two such that a first module consisting of a left radiator and/or a left condenser is arranged in front of a left wheel arch of the vehicle and a second module consisting of a right radiator and/or a right condenser is arranged in front of a right wheel arch. The condenser may also be dissociated from the radiator in the sense that it may be arranged near a central air intake opening for example into the front compartment, while the radiators are arranged respectively on each side of the vehicle, in front of left and right wheel arches.
Plus globalement, le premier moyen d’échange thermique 11 est destiné à la gestion thermique d’au moins un fluide caloporteur et/ou réfrigérant.More generally, the first heat exchange means 11 is intended for the thermal management of at least one heat transfer and/or refrigerant fluid.
Le second moyen d’échange thermique 12 est destiné à la réalisation d’un échange thermique avec un système de freinage. Pour ce faire, il comprend au moins une prise d’air réalisée au niveau du bouclier 2 avant afin de prélever de l’air à destination des disques du système de freinage via au moins une conduite dédiée. Sur la
Le véhicule 1 de la
Lesdits premier et second moyens d’échange thermique 11 et 12 comprennent respectivement au moins une prise d’air 110, 120 réalisée au niveau du bouclier 2 avant. Chaque prise d’air 110, 120 est fermée par au moins un premier volet 111 à 116, ou un second volet 121, 122. Chacun des premier et second volets est articulé à rotation autour d’un axe vertical, de manière indépendante de telle sorte qu’à chacun des volets est associé un moyen d’articulation, notamment un motoréducteur apte à être piloté par au moins un calculateur 20, 30, 40.Said first and second heat exchange means 11 and 12 respectively comprise at least one air intake 110, 120 made at the level of the front shield 2. Each air intake 110, 120 is closed by at least one first flap 111 to 116, or a second flap 121, 122. Each of the first and second flaps is articulated for rotation about a vertical axis, independently such that each of the flaps is associated with an articulation means, in particular a geared motor capable of being controlled by at least one computer 20, 30, 40.
Selon une variante de réalisation, l’ensemble des volets est relié à dispositif d’entrainement comportant un unique motoréducteur relié aux volets par un système à biellesAccording to an alternative embodiment, all of the shutters are connected to a drive device comprising a single geared motor connected to the shutters by a connecting rod system.
Les premiers et seconds volets 111 à 116, 121 et 122 sont agencés devant chacune des prises d’air qui sont réalisées au niveau du bouclier 2, de façon centrale ou latérale. En position de fermeture, les volets sont préférentiellement disposés à affleurement du bouclier 2 de telle sorte qu’ils prolongent le bouclier au niveau de la prise d’air afin masquer la prise d’air. Le bouclier avant forme ainsi un encadrement sur lequel les volets sont assemblés directement. Pour ces raisons d’assemblage, un module de volets peut être rapporté contre la face intérieure du bouclier avant. Dans ce cas, les volets sont légèrement en retrait de l’ouverture du bouclier. Préférentiellement le volet est réalisé dans la même teinte que le bouclier de telle sorte qu’en position de fermeture de l’ensemble des volets, les prises d’air sont rendues invisibles. Chaque volet présente un profil sensiblement rectangulaire d’axe vertical en ce sens qu’une fois assemblé au bouclier, le volet présente une hauteur supérieure à sa largeur. La face avant du volet peut être plane ou présenter une géométrie prolongeant celle du bouclier afin que soit confondu chacun des volets en position fermée dans la géométrie d’aspect du bouclier. Chaque volet peut aussi être réalisé selon une forme plus complexe, c’est-à-dire qu’il peut présenter des alvéoles, mais aussi des parties courbées contribuant ainsi à l’esthétique de la face avant du véhicule.The first and second flaps 111 to 116, 121 and 122 are arranged in front of each of the air intakes which are made at the level of the shield 2, centrally or laterally. In the closed position, the flaps are preferably arranged flush with the shield 2 such that they extend the shield at the level of the air intake in order to hide the air intake. The front shield thus forms a frame on which the flaps are assembled directly. For these assembly reasons, a flap module can be attached against the inner face of the front shield. In this case, the flaps are slightly set back from the opening of the shield. Preferably the flap is made in the same color as the shield such that in the closed position of all the flaps, the air intakes are made invisible. Each flap has a substantially rectangular profile with a vertical axis in the sense that once assembled to the shield, the flap has a height greater than its width. The front face of the shutter may be flat or have a geometry extending that of the shield so that each of the shutters in the closed position is merged into the appearance geometry of the shield. Each shutter may also be made in a more complex shape, that is to say it may have cells, but also curved parts thus contributing to the aesthetics of the front face of the vehicle.
Le nombre de premiers et seconds volets varie en fonction de la géométrie des prises d’air reliant le bouclier aux organes en échange thermique avec l’air via une circulation d’air via des premiers et seconds canaux aérauliques.
Chaque canal aéraulique est destiné à mettre en relation la prise d’air avec l’organe à refroidir par circulation d’air dans le canal lorsqu’au moins un volet est en position d’ouverture.The number of first and second flaps varies depending on the geometry of the air intakes connecting the shield to the organs in heat exchange with the air via air circulation via first and second air channels.
Each air duct is intended to connect the air intake with the component to be cooled by air circulation in the duct when at least one shutter is in the open position.
Dans ce qui suit, on entend par ouverture d’un volet, un position du volet qui soit différente de la position de fermeture, en ce sens qu’il peut exister un nombre d’ouvertures entre une ouverture partielle et une ouverture totale du volet.In the following, opening of a shutter means a position of the shutter which is different from the closed position, in the sense that there may be a number of openings between a partial opening and a total opening of the shutter.
Sur la
Sur la
Un premiers module 21 est dédié à l’identification d’un besoin de réduction de la trainée aérodynamique du véhicule. Le premier module 21 permet d’exprimer une valeur en pourcentage, par exemple comprise entre 0 et 100%, en application d’une table prédéfinie de données associant à une valeur du besoin de réduction de la trainée aérodynamique, la vitesse de déplacement du véhicule.A first module 21 is dedicated to identifying a need to reduce the aerodynamic drag of the vehicle. The first module 21 makes it possible to express a value as a percentage, for example between 0 and 100%, by applying a predefined table of data associating the vehicle's travel speed with a value of the need to reduce the aerodynamic drag.
Un seconds module 22 est dédié à l’identification d’un besoin d’échange thermique entre l’air et le premier organe. Le seconds module 22 permet d’exprimer une valeur en pourcentage, par exemple comprise entre 0 et 100%, en application d’une mesure directe de la température du fluide réfrigérant ou en application d’une table prédéfinie de données associant à une valeur du besoin d’échange thermique entre l’air et le premier organe, un état de fonctionnement du système de climatisation. L’état de fonctionnement du système peut être définit par une pression du fluide réfrigérant circulant dans le circuit de climatisation du véhicule.A second module 22 is dedicated to identifying a need for heat exchange between the air and the first component. The second module 22 makes it possible to express a value as a percentage, for example between 0 and 100%, by applying a direct measurement of the temperature of the refrigerant or by applying a predefined table of data associating a value of the need for heat exchange between the air and the first component with an operating state of the air conditioning system. The operating state of the system can be defined by a pressure of the refrigerant circulating in the air conditioning circuit of the vehicle.
Un troisième module 23 est dédié à l’identification d’un autre besoin d’échange thermique entre l’air et le premier organe. Le troisième module 23 permet d’exprimer une valeur en pourcentage, par exemple comprise entre 0 et 100%, en application d’une mesure directe de la température du fluide caloporteur ou en application d’une table prédéfinie de données associant à une valeur du besoin d’échange thermique entre l’air et le premier organe, un état de fonctionnement du groupe motopropulseur.A third module 23 is dedicated to identifying another need for heat exchange between the air and the first component. The third module 23 makes it possible to express a value as a percentage, for example between 0 and 100%, by applying a direct measurement of the temperature of the heat transfer fluid or by applying a predefined table of data associating a value of the need for heat exchange between the air and the first component with an operating state of the powertrain.
Le premier organe à refroidir peut être une valise de refroidissement qui comprend un empilage d’échangeurs thermiques, tels qu’un radiateur et un échangeur réversible de type d’un évaporateur-condenseur. Le véhicule peut comprendre des premiers organes à refroidir disposés latéralement. Une telle architecture correspond à un mode de réalisation qui est illustré sur la
Selon une variante de réalisation, le premier organe à refroidir peut être un module thermique comportant au moins un radiateur et au moins un condenseur séparés l’un de l’autre ou l’es uns des autres.According to an alternative embodiment, the first member to be cooled may be a thermal module comprising at least one radiator and at least one condenser separated from one another or from one another.
Un quatrième module 24 est dédié à l’identification d’un besoin d’échange thermique entre l’air et le second organe. Le quatrième module 24 permet d’exprimer une valeur en pourcentage, par exemple comprise entre 0 et 100%, en application d’une mesure directe ou prédictive de la température des disques de frein ou en application d’une table prédéfinie de données associant à une valeur du besoin d’échange thermique entre l’air et le seconds organe, une température des disques du système de freinage du véhicule estimées selon certains paramètres de fonctionnement du véhicule, tels que par exemple la pression hydraulique du fluide circulant dans le circuit du système de freinage et/ou la vitesse du véhicule.A fourth module 24 is dedicated to identifying a need for heat exchange between the air and the second component. The fourth module 24 makes it possible to express a value as a percentage, for example between 0 and 100%, by applying a direct or predictive measurement of the temperature of the brake discs or by applying a predefined table of data associating with a value of the need for heat exchange between the air and the second component, a temperature of the discs of the braking system of the vehicle estimated according to certain operating parameters of the vehicle, such as for example the hydraulic pressure of the fluid circulating in the circuit of the braking system and/or the speed of the vehicle.
Le cinquième module 25 est dédié à l’identification d’un besoin de sécurité thermique. Le cinquième module 25 permet d’exprimer une valeur binaire 0 ou 1 par exemple selon une table de données qui tient compte de la sélection d’une configuration de roulage du véhicule, choisie parmi plusieurs, tels que normal, économique, sport, et/ou circuit, et/ou d’une température critique d’alerte du fluide caloporteur ou des disques de freins. Il permet de gérer de manière prédictive une sollicitation des organes fonctionnels du véhicule à refroidir selon le mode de fonctionnement sélectionné, de telle sorte que le besoin est soit minimal, notamment de valeur 0, lorsque la configuration de roulage du véhicule est sélectionnée en mode « normal » ou « économique », soit maximal, notamment de valeur 1, lorsque la configuration de roulage du véhicule est sélectionnée en mode « sport » ou « circuit ». Il permet en outre au dispositif d’échange thermique 10 de gérer de manière curative une sollicitation excessive des organes fonctionnels du véhicule à refroidir quel que soit le mode de fonctionnement du véhicule sélectionné, dès lors qu’un seuil de température du fluide caloporteur ou des disques du système de freinage est dépassé.The fifth module 25 is dedicated to identifying a thermal safety requirement. The fifth module 25 makes it possible to express a binary value 0 or 1 for example according to a data table which takes into account the selection of a vehicle driving configuration, chosen from several, such as normal, economic, sport, and/or circuit, and/or a critical alert temperature of the heat transfer fluid or the brake discs. It makes it possible to predictively manage a request for the functional organs of the vehicle to be cooled according to the selected operating mode, such that the requirement is either minimal, in particular of value 0, when the vehicle driving configuration is selected in “normal” or “economic” mode, or maximal, in particular of value 1, when the vehicle driving configuration is selected in “sport” or “circuit” mode. It also allows the heat exchange device 10 to curatively manage excessive stress on the functional parts of the vehicle to be cooled regardless of the operating mode of the vehicle selected, as soon as a temperature threshold of the heat transfer fluid or the discs of the braking system is exceeded.
Dans ce qui suit va être détaillé le procédé de mise en œuvre du dispositif d’échange thermique tel qu’il est illustré par l’algorithme de la
L’étape E1 est allouée à une étape collecte de l’ensemble des besoins en échange thermique des premiers et seconds organes, du besoin de réduction de la trainée aérodynamique respectivement fournis par les modules 22, 23, 24 et 21 au premiers calculateur 20, et d’une configuration prédéfinie de roulage du véhicule sélectionnée par l’utilisateur parmi des modes de fonctionnement du véhicule, tels que par exemple les modes « normal », « économique », « sport », « circuit ».Step E1 is allocated to a step of collecting all the heat exchange needs of the first and second components, the need for reducing aerodynamic drag respectively provided by the modules 22, 23, 24 and 21 to the first computer 20, and a predefined vehicle driving configuration selected by the user from among the vehicle operating modes, such as for example the “normal”, “economic”, “sport”, “circuit” modes.
L’étape E2 est une étape de contournement des étapes de régularisation thermique qui tient compte d’un besoin de sécurité thermique tel qu’il peut être fourni par le cinquième module 25. En l’absence d’un tel besoin, l’étape suivante est l’étape E3, sinon il s’agit de l’étape E5 qui sera détaillée par la suite.Step E2 is a step for bypassing the thermal regulation steps which takes into account a thermal safety requirement as may be provided by the fifth module 25. In the absence of such a requirement, the next step is step E3, otherwise it is step E5 which will be detailed later.
L’étape E3 est une étape d’évaluation de la consommation qui prend en considération les besoins collectés à l’étape E1, mais aussi des paramètres du véhicule, tels que la vitesse de déplacement, la position des premiers et seconds volets 11, 12, une loi associée à la trainée aérodynamique, une loi associée à la vitesse d’arrosage du premiers organe, une loi associée au refroidissement forcé. La loi de route est prédéterminée par un coefficient alloué à la typologie de route, laquelle est définie par le biais d’un moyen d’identification de la position du véhicule, tel que par exemple par un dispositif de guidage par satellite embarqué dans le véhicule. Le refroidissement forcé est obtenu par un moyen de génération d’un flux d’air forcé, en ce sens il s’agit d’actionner un moto-ventilateur 50 dont le pilotage peut être réalisé en modulation de puissance. Un tel moto-ventilateur 50 peut être compris dans une valise de refroidissement, tout du moins dans un module de refroidissement. L’étape E3 est réalisée par un seconds calculateur 30 dédié à l’évaluation de la consommation.Step E3 is a consumption assessment step that takes into consideration the needs collected in step E1, but also vehicle parameters, such as the travel speed, the position of the first and second flaps 11, 12, a law associated with aerodynamic drag, a law associated with the watering speed of the first component, a law associated with forced cooling. The road law is predetermined by a coefficient allocated to the road type, which is defined by means of a means of identifying the position of the vehicle, such as for example by a satellite guidance device embedded in the vehicle. Forced cooling is obtained by means of generating a forced air flow, in this sense it involves actuating a motor fan 50 whose control can be carried out by power modulation. Such a motor fan 50 can be included in a cooling case, at least in a cooling module. Step E3 is carried out by a second calculator 30 dedicated to the evaluation of consumption.
L’étape E4 est une étape d’arbitrage tenant compte des données de pilotage établies par les besoins en échange thermique des premiers et seconds organes, le besoin de réduction de la trainée aérodynamique et l’évaluation de la consommation qui sont fournies par les calculateurs 20 et 30 permettant ainsi d’établir le pilotage des premiers et seconds volets 11, 12 et/ou du refroidissement forcé. Selon une variante de réalisation, un unique calculateur peut identifier le besoin de réduction de la trainée aérodynamique et l’évaluation de la consommation.Step E4 is an arbitration step taking into account the control data established by the heat exchange requirements of the first and second members, the need for reduction of aerodynamic drag and the evaluation of consumption which are provided by the computers 20 and 30 thus making it possible to establish the control of the first and second flaps 11, 12 and/or the forced cooling. According to an alternative embodiment, a single computer can identify the need for reduction of aerodynamic drag and the evaluation of consumption.
L’étape E5 est une étape de pilotage réalisée selon les consignes données par l’arbitrage et le besoin de sécurité thermique. Cette étape permet de piloter chacun des actionneurs associés aux volets pilotés 111, 112, 113, 114, 115, 116, 121, 122 ainsi que le moto-ventilateur 50. Le besoin de sécurité thermique est de nature prioritaire à l’assemble des besoins d’échange thermique qui ont une influence sur le pilotage des actionneurs des premiers et seconds volets 11, 12 et/ou du moto-ventilateur 50. En situation de besoin de sécurité thermique, l’assemble des premiers et seconds volets 11, 12 sont pilotés selon une ouverture maximale des prises d’entrée d’air 110, 120.Step E5 is a control step carried out according to the instructions given by the arbitration and the thermal safety requirement. This step makes it possible to control each of the actuators associated with the controlled flaps 111, 112, 113, 114, 115, 116, 121, 122 as well as the motor fan 50. The thermal safety requirement takes priority over the assembly of heat exchange requirements which have an influence on the control of the actuators of the first and second flaps 11, 12 and/or the motor fan 50. In a situation of thermal safety requirement, the assembly of the first and second flaps 11, 12 are controlled according to a maximum opening of the air inlet intakes 110, 120.
Sur la
Selon une première configuration M1, lesdits premiers et seconds volets 11, 12 sont en position de fermeture des prises d’air 110, 120 afin de ne pas obtenir de circulation d’air au travers des conduites 130 et 140 destinées respectivement à un échange thermique entre l’air et soit un moins un premier organe 3, soit au moins un second organe 4. Sur la
According to a first configuration M1, said first and second flaps 11, 12 are in the position of closing the air intakes 110, 120 so as not to obtain air circulation through the pipes 130 and 140 intended respectively for a heat exchange between the air and either at least one first member 3, or at least one second member 4. On the
Selon une deuxième configuration M2, une partie des premiers volets 111 à 116 sont en position ouverte, les autres premiers volets 111 à 116 sont en position de fermeture, tout comme les seconds volets 12. Une telle configuration optimise la réduction de la trainée aérodynamique, le besoin d’échange thermique entre l’air et le condenseur du système de climatisation, et la réduction de la consommation du véhicule, notamment par le mise en marche du moto-ventilateur 50. Une telle configuration est préférentiellement rendue opérationnelle lorsque le véhicule est sur une autoroute avec une vitesse comprise entre 80km/h et 160km/h.According to a second configuration M2, a portion of the first flaps 111 to 116 are in the open position, the other first flaps 111 to 116 are in the closed position, as are the second flaps 12. Such a configuration optimizes the reduction of aerodynamic drag, the need for heat exchange between the air and the condenser of the air conditioning system, and the reduction of the consumption of the vehicle, in particular by starting the motor fan 50. Such a configuration is preferably made operational when the vehicle is on a highway with a speed of between 80 km/h and 160 km/h.
Selon une troisième configuration M3 reprend le principe de fonctionnement de la deuxième configuration M2 à laquelle est ajouté le besoin de refroidissement des seconds organes 4, ici les freins du système de freinage. Une telle configuration est rendue opérationnelle dès lors que la température ou un gradient de température des disques dépasse une valeur seuil préétablie. Le besoin de refroidissement peut aussi être identifié lorsque le système de freinage est sollicité au-delà de 50% de sa capacité, en situation curative. La troisième configuration peut aussi tenir compte de la vitesse du véhicule et de la pente de la route, de telle sorte qu’en cas de dépassement de seuils prédéfinis, par exemple respectivement de 90km/h et de 10%, l’ouverture d’au moins un des seconds volets 121, 122 est effective. Cela permet d’anticiper le refroidissement de sorte que les disques de frein devant être sollicités n’atteindront pas une température supérieure à la température nominale qui garantit un fonctionnement optimal du système de freinage.According to a third configuration M3, it uses the operating principle of the second configuration M2 to which is added the need for cooling the second members 4, here the brakes of the braking system. Such a configuration is made operational when the temperature or a temperature gradient of the discs exceeds a pre-established threshold value. The need for cooling can also be identified when the braking system is used beyond 50% of its capacity, in a curative situation. The third configuration can also take into account the speed of the vehicle and the slope of the road, such that in the event of exceeding predefined thresholds, for example respectively 90 km/h and 10%, the opening of at least one of the second flaps 121, 122 is effective. This makes it possible to anticipate the cooling so that the brake discs to be used will not reach a temperature higher than the nominal temperature which guarantees optimal operation of the braking system.
Selon une quatrième configuration M4, l’intégralité des premiers volets 111 à 116 sont en position d’ouverture partielle, prise parmi plusieurs, afin de répondre au besoin de refroidissement des premiers organes 3 dès lors que la température dépasse une valeur prédéfinie de la température nominale de fonctionnement du groupe motopropulseur. A titre d’exemple, la quatrième configuration M4 est rendue opérationnelle lorsque la température du fluide caloporteur dépasse les 60°C, par exemple. La quatrième configuration M4 peut en outre prendre en considération la réduction de la consommation par la mise en fonctionnement du moto-ventilateur 50. Un tel mixte vise à optimiser le refroidissement en réduisant la trainée aérodynamique du fait de la position d’ouverture partielle des premiers volets 111 à 116, tout en satisfaisant l’échange thermique entre l’air et les premiers organes 3 à refroidir. Une telle configuration est rendue opérationnelle lorsque le véhicule évolue avec une vitesse inférieure à autre seuil de vitesse, par exemple un seuil de 160 km/h. L’angle variable d’ouverture des premiers volets 111 à 116 peut être évolutif entre 20° et 45° par exemple, selon la vitesse du véhicule, en application d’une loi de proportionnalité par exemple.According to a fourth configuration M4, all of the first flaps 111 to 116 are in a partially open position, taken from among several, in order to meet the cooling requirement of the first members 3 as soon as the temperature exceeds a predefined value of the nominal operating temperature of the powertrain. For example, the fourth configuration M4 is made operational when the temperature of the heat transfer fluid exceeds 60°C, for example. The fourth configuration M4 can also take into consideration the reduction in consumption by operating the motor-fan 50. Such a combination aims to optimize cooling by reducing aerodynamic drag due to the partially open position of the first flaps 111 to 116, while satisfying the heat exchange between the air and the first members 3 to be cooled. Such a configuration is made operational when the vehicle is moving at a speed lower than another speed threshold, for example a threshold of 160 km/h. The variable opening angle of the first flaps 111 to 116 can be variable between 20° and 45° for example, depending on the speed of the vehicle, in application of a law of proportionality for example.
En outre, les première, deuxième, troisième et quatrième configurations M1, M2, M3 et M4 sont obtenues lorsque la configuration du fonctionnement du véhicule est sélectionnée soit en mode « normal », soit en mode « économique ».Furthermore, the first, second, third and fourth configurations M1, M2, M3 and M4 are obtained when the vehicle operating configuration is selected either in “normal” mode or in “economy” mode.
Selon une cinquième configuration M5, les premiers et seconds volets sont position d’ouverture maximale des première et seconde prises d’air, de sorte que la quantité d’air circulant dans les conduites 130, 140 est rendue maximale par des prises d’air 110 et 120 totalement ouvertes. Cela permet d’anticiper un besoin de refroidissement lorsque la configuration de fonctionnement du véhicule est sélectionnée pour un mode « sport » ou « circuit » via l’interface homme machine du véhicule. Cela permet sinon, lorsque la configuration de fonctionnement du véhicule est en mode « normal » ou « économique » de répondre à un besoin sécuritaire de régulation thermique du fait d’une température des premiers ou seconds organes à refroidir dépassant un seuil d’alerte, quelle que soit la vitesse de déplacement du véhicule.According to a fifth configuration M5, the first and second flaps are in the maximum opening position of the first and second air intakes, such that the quantity of air circulating in the ducts 130, 140 is maximized by fully open air intakes 110 and 120. This makes it possible to anticipate a cooling requirement when the operating configuration of the vehicle is selected for a “sport” or “circuit” mode via the vehicle’s human-machine interface. Otherwise, this makes it possible, when the operating configuration of the vehicle is in “normal” or “economy” mode, to meet a safety requirement for thermal regulation due to a temperature of the first or second components to be cooled exceeding an alert threshold, regardless of the vehicle’s travel speed.
Sans sortir du cadre de l’invention, les premier et second moyens d’échange thermique 11, 12 peuvent à titre d’exemple comprendre un nombre de premiers et seconds volets compris entre 1 et 10.Without departing from the scope of the invention, the first and second heat exchange means 11, 12 may, for example, comprise a number of first and second flaps between 1 and 10.
A titre d’exemples :For example:
- sur la
- sur la
Sans sortir du cadre de l’invention, les premier et second moyens d’échange thermique 11, 12 peuvent comprendre des volets articulés à rotation autour d’axes transversaux ou inclinés.Without departing from the scope of the invention, the first and second heat exchange means 11, 12 may comprise hinged flaps capable of rotating around transverse or inclined axes.
L’articulation des premiers et seconds volets peut être réalisée par des actionneurs, chacun des actionneurs étant relié directement à un volet. Selon une variante de réalisation, un dispositif d’entrainement piloté peut être utilisé afin d’articuler les premiers et seconds volets. Un tel dispositif peut comprendre un unique actionneur associé à un dispositif d’engrenage pilotable.The articulation of the first and second flaps can be carried out by actuators, each of the actuators being directly connected to a flap. According to an alternative embodiment, a controlled drive device can be used in order to articulate the first and second flaps. Such a device can comprise a single actuator associated with a controllable gear device.
Dans ce document, l’axe X désigne l’axe longitudinal du véhicule 1. En marche avant et en ligne droite, le véhicule progresse vers l’avant selon une direction parallèle à son axe longitudinal. L’axe X est orienté vers l’avant du véhicule, c’est-à-dire dans le sens de la marche avant. L’axe Y désigne l’axe transversal du véhicule. L’axe Y est orienté de la gauche vers la droite, la gauche et la droite étant définies selon le point de vue d’un conducteur du véhicule 1. L’axe Z désigne l’axe perpendiculaire à l’axe X et à l’axe Y. L’axe Z est un axe vertical lorsque le véhicule repose sur un sol horizontal. L’axe Z est orienté de bas en haut. Les axes X, Y et Z forment un repère orthogonal.In this document, the X axis designates the longitudinal axis of the vehicle 1. When moving forward and in a straight line, the vehicle moves forward in a direction parallel to its longitudinal axis. The X axis is oriented towards the front of the vehicle, i.e. in the direction of forward travel. The Y axis designates the transverse axis of the vehicle. The Y axis is oriented from left to right, with left and right being defined according to the point of view of a driver of the vehicle 1. The Z axis designates the axis perpendicular to the X axis and the Y axis. The Z axis is a vertical axis when the vehicle is resting on horizontal ground. The Z axis is oriented from bottom to top. The X, Y and Z axes form an orthogonal reference frame.
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|---|---|---|---|
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- 2023-03-10 FR FR2302256A patent/FR3146428A1/en active Pending
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- 2024-03-07 WO PCT/EP2024/055964 patent/WO2024188784A1/en active Pending
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