TITRE : VEHICULE AUTOMOBILE AVEC MOTORISATION ELECTRIQUE EQUIPE D’UN DISTRIBUTEUR DE FLUIDE CALOPORTEUR

La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2005527 déposée le 26.05.2020 dont le contenu (te<te, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

La présente invention concerne un véhicule automobile avec motorisation électrique, équipé d’un distributeur de fluide caloporteur.

Un type de circuit de fluide caloporteur d’un véhicule automobile électrique ou hybride connu, présenté notamment par le document FR-A1 -3078386, comporte une première boucle à très basse température comprenant une batterie d’alimentation d’une machine électrique de traction et un refroidisseur de climatisation du véhicule, une deuxième boucle haute température comprenant un réchauffeur électrique du fluide caloporteur et un aérotherme de chauffage de l’habitacle, et une troisième boucle basse température comprenant la machine électrique de traction, son onduleur de commande et un échangeur thermique avec l’air ambiant.

Dans une première variante présentée par ce document, le circuit de fluide comporte deux vannes à trois voies qui permettent en les pilotant des interactions entre les trois circuits. On peut réaliser en particulier suivant les conditions de roulage et la température ambiante, à partir d’un réchauffeur électrique ou des calories générées par la machine électrique et son onduleur, un réchauffage de la batterie ou un chauffage de l’habitacle du véhicule. Une fois la batterie en température on peut utiliser les calories générées par cette batterie pour réchauffer l’habitacle. Les calories produites en surplus qui ne sont pas utilisées, sont évacuées par l’échangeur thermique avec l’air ambiant.

Toutefois ces types de circuits de fluide caloporteur doivent comporter en plus des vannes à trois voies d’autres fonctions nécessaires pour assurer son fonctionnement, formant habituellement à chaque fois un sous-ensemble disposant d’un corps comprenant des conduits pour réaliser divers composants. On doit alors disposer dans le compartiment moteur du véhicule plusieurs sous-ensembles comportant chacun un corps, donnant un encombrement qui peut être difficile à installer dans un compartiment moteur. De plus ces sous-ensembles doivent être installés individuellement dans le véhicule avec un grand nombre de raccord occasionnant des risques de fuites, et des temps de montage entraînant des coûts.

On connaît en outre du document de brevet US-A1 -2008251235 un système de gestion thermique dans le domaine de l’invention.

La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur.

Elle propose à cet effet véhicule automobile équipé d’une motorisation électrique, et d’un distributeur de fluide caloporteur comportant un corps comprenant des entrées et une sortie de boucle chaude, une entrée et une sortie de boucle froide, et une vanne commandée à trois voies réalisant dans une première position un passage de l’entrée de boucle chaude vers la sortie de boucle chaude et de l’entrée de boucle froide vers la sortie de boucle froide, et dans une deuxième position un passage de l’entrée de boucle chaude vers la sortie de boucle froide, et de l’entrée de boucle froide vers la sortie de boucle chaude, ce distributeur étant remarquable en ce que le corps comporte un clapet anti-retour empêchant le passage de la sortie de boucle froide vers l’entrée de boucle froide, et comporte un passage de section calibrée de l’entrée de boucle froide vers la sortie de boucle chaude, qui possède une arrivée disposée plus bas que son départ.

Un avantage de ce véhicule automobile et qu'en regroupant dans un même corps du distributeur de fluide la vanne trois voies, le clapet anti-retour et le passage avec section calibrée présentant une différence de hauteur à ses extrémités dans sa position de montage, on réalise de manière compacte et économique un ensemble facilement et rapidement installé dans le véhicule, qui donne à la fois la première et la deuxième position de passage. Dans la première position grâce à la différence de hauteur des extrémités du passage calibré, on obtient une forte limitation de l’échange thermique par thermosiphon entre la sortie de boucle chaude et l’entrée de boucle froide, qui dirige le fluide chaud vers cette sortie. Dans la deuxième position de passage grâce au clapet anti-retour on obtient un blocage de la circulation de l’entrée de la boucle chaude vers l’entrée de la boucle froide, pour diriger ce fluide chaud vers la sortie de boucle froide.

Le véhicule automobile selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.

Avantageusement, le passage de section calibrée relie une première chambre haute comprenant l’entrée de boucle froide, à une chambre basse comportant la sortie de boucle chaude.

Dans ce cas, avantageusement les centres de la première chambre haute et de la chambre basse présentent dans la position de fonctionnement du distributeur une différence de hauteur supérieure à 100mm. Avantageusement, la vanne trois voies est une vanne proportionnelle. Avantageusement, le clapet anti-retour comporte un passage de fuite calibré permettant un débit annexe ne dépassant pas un litre par minute lors d’une mise en charge du circuit.

Avantageusement le clapet anti-retour sépare une première chambre haute d’une deuxième chambre haute, ces deux chambres hautes étant disposées à la même hauteur dans le prolongement l’une de l’autre.

En particulier, la boucle froide peut comporter deux entrées dans une première chambre haute.

Avantageusement, le corps est réalisé par un moulage d’une matière plastique.

En particulier, le distributeur de fluide peut être disposé sur un circuit de fluide caloporteur de régulation de température d’une machine électrique de traction de la motorisation électrique, et d’une batterie d’alimentation de cette machine.

Dans ce cas, en particulier, la boucle chaude peut passer par la machine électrique de traction et la boucle froide par un échangeur thermique avec l’air ambiant. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig. 1] est un schéma d’un distributeur de fluide caloporteur de véhicule automobile selon l’invention, avec la vanne commandée dans sa première position ; et [Fig. 2] est un schéma de ce distributeur avec la vanne commandée dans sa deuxième position.

La figure 1 présente un distributeur comportant un corps 2 de forme sensiblement parallélépipédique allongé horizontalement dans sa position de montage et de fonctionnement, comprenant dans la longueur de la partie supérieure une première chambre haute 4 recevant au-dessus une première entrée 6 et une deuxième entrée de boucle froide 8, qui est alignée avec une deuxième chambre haute 10 recevant à son extrémité une sortie de boucle froide 14. En variante non représentée, cette chambre haute ne reçoit qu’une unique entrée 6 de boucle froide.

Un clapet anti-retour 12 comprenant un ressort de tarage s’ouvre en comprimant son ressort quand la pression dans la première chambre haute 4 est supérieure à celle de la deuxième chambre haute 10 avec un écart suffisant, et se ferme en dessous de cet écart. On obtient quand la pression d’entrée de la boucle froide est suffisamment supérieure à la pression de sortie de cette boucle froide pour comprimer le ressort du clapet anti-retour 12, un débit principal de cette boucle qui va de la première entrée 6 et de la deuxième entrée de boucle froide 8, vers la sortie de boucle froide 14. Le clapet anti-retour 12 comporte un passage de fuite calibré permettant un petit débit annexe ne dépassant pas un litre par minute, afin de permettre dans tous les cas de fonctionnement une mise en charge de pompes électriques extérieures au distributeur pour éviter de les bloquer.

Le corps du distributeur 2 comporte dans la longueur de sa partie inférieure une chambre basse 16 comprenant à son extrémité disposée sous la deuxième chambre haute 10 une vanne trois voies 24, et à l’autre extrémité sous la première chambre haute 4 une cavité de raccordement 18 recevant en dessous une sortie de boucle chaude 20.

La vanne trois voies 24 est une électrovanne proportionnelle, qui suivant son réglage répartit dans une proportion variable le fluide caloporteur venant d’une première voie formée par une entrée de boucle chaude 26 disposée en dessous, vers une deuxième voie 28 reliée à la chambre basse 16 pour conduire vers la sortie de boucle chaude 20, et vers une troisième voie 30 reliée par un canal intermédiaire montant 32 à la deuxième chambre haute 10 pour conduire vers la sortie de boucle froide 14. Pour un distributeur de fluide disposé dans sa position d’utilisation, un passage de section calibrée 22 présentant un diamètre défini D, comporte une extrémité supérieure de départ débouchant sous la première chambre haute 4 et une extrémité inférieure d’arrivée débouchant au-dessus de la cavité de raccordement 18, avec une arrivée plus basse que le départ.

On obtient avec la vanne trois voies 24 fermée vers la troisième voie 30 et ouverte entièrement vers la deuxième voie 28, une boucle de fluide chaud permettant un débit principal qui va de l’entrée de boucle chaude 26 vers la sortie de boucle chaude 20. En particulier la différence de hauteur H entre les centres de la première chambre haute 4 et de la chambre basse 16 supérieure à 100mm, donne aux extrémités du passage de section calibrée 22 un différentiel de hauteur qui s’ajoute à la réduction de sa section de passage, pour éviter ou limiter un effet thermosiphon qui donnerait une montée automatique du fluide chaud de la boucle chaude présent dans la chambre basse, vers le fluide froid de la boucle froide présent dans la première chambre haute.

On peut en particulier dans cette configuration utiliser la boucle chaude pour conduire le fluide chaud vers un échangeur thermique dissipant les calories générées par la machine électrique de traction, puis utiliser la boucle froide pour récupérer le fluide froid en sortie de cet échangeur, et le diriger vers cette machine électrique.

Avantageusement le corps 2 est réalisé par un moulage d’une matière plastique, permettant de former en une opération d’injection de cette matière des formes complexes comprenant les chambres 4, 10, 16 et les différents passages entre elles.

La figure 2 présente la vanne trois voies 24 fermée vers la deuxième voie 28 et ouverte entièrement vers la troisième voie 30, donnant une circulation directe qui va de l’entrée de boucle chaude 26 vers la sortie de boucle froide 14. Le fluide chaud sortant par cette sortie de boucle froide 14 passe ensuite dans différents composants pour les réchauffer, en particulier dans la batterie d’alimentation de la machine de traction pour la mettre en température, puis arrive ensuite dans la boucle froide comprenant la première entrée 6 et la deuxième entrée de boucle froide 8 pour entrer dans la première chambre haute 4. Le fluide froid passe ensuite de la première chambre haute 4 à la sortie de boucle chaude 20 en passant par le passage de section calibrée 22, pour retourner à la machine électrique de traction qui le réchauffe.

La section du passage 22 est ajustée pour trouver le meilleur compromis entre la limitation de l’échange thermique par thermosiphon entre la chambre basse 16 et la première chambre haute 4, et une faible perte de charge lors du passage du fluide de cette première chambre haute vers la chambre basse.