EP2488737A1 - Dispositif de refroidissement pour vehicule hybride - Google Patents

Dispositif de refroidissement pour vehicule hybride

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EP2488737A1
EP2488737A1 EP10770595A EP10770595A EP2488737A1 EP 2488737 A1 EP2488737 A1 EP 2488737A1 EP 10770595 A EP10770595 A EP 10770595A EP 10770595 A EP10770595 A EP 10770595A EP 2488737 A1 EP2488737 A1 EP 2488737A1
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EP
European Patent Office
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circuit
transfer fluid
heat transfer
heat
tbt
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EP10770595A
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Anthony Frainet
Philippe Marcais
Frédéric AUGE
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PSA Automobiles SA
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
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    • F28D1/0443—Combination of units extending one beside or one above the other
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/18—Heater

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid vehicle cooling device, which comprises a heat engine coupled to an electric machine and electrical energy storage means, such as a battery for example.
  • the cooling of the various electrical components, electrical energy storage means and the heat engine is ensured by the circulation of a coolant in heat exchangers.
  • the invention also relates to a radiator for equipping a hybrid vehicle.
  • the electrical energy storage means will simply be designated by a battery, although said means may comprise several batteries and / or one or more super -capacity (s) for example.
  • a battery In a hybrid vehicle, an additional battery is normally used, dedicated to the supply of electricity to the electric motor. Its storage capacity is much higher than that of the usual battery and therefore, it tends to heat because it is much more stressed than in a vehicle having only one engine. Since the battery has an optimal operation in a defined temperature range, generally centered around 40 q C, it is necessary to cool it in order to maintain its temperature at around 40 ° C. To do this, it is possible to use an air cooling or a heat transfer fluid or a refrigerant. In the case of a coolant or refrigerant, using a cooling circuit provided with a heat exchanger (a radiator) in which circulates a coolant or coolant.
  • a heat exchanger a radiator
  • Figure 1 described below illustrates the most common solution of the prior art (by the use of independent cooling circuits in which circulates a coolant) and allows to easily understand the disadvantages of the art prior.
  • the invention when the battery is cooled by a heat transfer fluid, the use of a heat exchanger is shared between the engine and the battery according to the operating conditions of the vehicle.
  • the invention takes advantage of the fact that the elements to be cooled do not generally work, and therefore do not need to be cooled, at the same time (for example, when the heat engine is running, the electric traction motor is at stop, and vice versa).
  • the cooling device uses a single separate heat exchanger in three parts.
  • the device according to the invention comprises means for allowing the heat transfer fluid to flow from a cooling circuit to another circuit.
  • the invention relates to a cooling device for the heat engine, electrical components and electrical energy storage means of a hybrid vehicle, said device comprising a first circuit for cooling said heat engine. a second circuit for cooling said electrical components and a third circuit for cooling said electrical energy storage means, a heat transfer fluid circulating in said circuits which comprise heat exchange means.
  • said heat exchange means consist of a heat exchanger separated into three parts: a high temperature part HT connected to said first circuit, a low temperature part BT connected to said second circuit and a very low temperature part TBT connected to said third circuit. circuit.
  • the device comprises means for placing said first circuit in communication with said third circuit located upstream and downstream of said portion HT of the heat exchanger, said downstream communication means being actuated as a function of the temperature of said heat transfer fluid at said communication means and said upstream communication means being actuated as a function of the flow rate of the heat transfer fluid in said first circuit.
  • said means for setting said first circuit to said third circuit upstream of said heat exchanger comprises a double-acting valve closing said first circuit and allowing the passage of the coolant from said third circuit to said part. HT of the heat exchanger, when the heat transfer fluid flow in said first circuit is less than a predetermined flow.
  • Said means of putting said first circuit to said third circuit downstream of said heat exchanger comprises a double-acting thermostatic valve closing said first circuit and allowing the heat-transfer fluid to pass from said first circuit into said third circuit when the temperature of the heat transfer fluid at said thermostatic valve is below the optimum operating temperature of said electrical energy storage means.
  • Said first circuit may comprise a water pump, a water outlet housing, said housing communicating on the one hand with a pump and a heater for heating the passenger compartment of the vehicle and secondly with the input of the HT portion of the heat exchanger via a pipe connected between the outlet of said water outlet housing and the inlet of said HT part.
  • Said conduit comprises said double-acting valve located substantially at the inlet of said HT part and the output of said HT part is connected to said pump by a pipe which comprises said thermostatic valve located substantially at the outlet of said HT part of the heat exchanger.
  • Said third circuit may include said electrical energy storage means, a pump and said TBT portion of the heat exchanger, the inlet of said pump being connected to the heat transfer fluid outlet of said energy storage means. electrical and the output of the pump being connected to the input of said portion TBT.
  • the output of said portion TBT can be connected firstly to said first circuit via said thermostatic valve and secondly to said electrical energy storage means.
  • the inlet of said portion TBT being connectable to said first circuit via said valve located substantially at the inlet of said portion HT.
  • Said second circuit may comprise said portion BT of said heat exchange means, a pump, an inverter, an electric machine and a device for stopping and restarting the heat engine automatically.
  • said first and third circuits comprise in common a degassing box.
  • Said electrical energy storage means may comprise at least one battery.
  • each of said portions TBT, HT and BT comprises a coolant inlet housing, a radiator and a heat transfer fluid outlet housing
  • the input boxes of the parts TBT and HT may comprise a common passage that can be closed by a valve and allowing a portion of the heat transfer fluid to flow from the TBT input box to the HT box, and the output boxes TBT and HT parts may have a common passage that can be closed by a thermostatic valve and allowing a portion of the heat transfer fluid to flow from the output box HT to the output box TBT.
  • said valve opens said common passage of the input boxes allowing a portion of the heat transfer fluid of said input box TBT to pass in said input box HT. Said valve closes said first circuit when the flow of coolant in said cooling circuit of the engine is substantially zero.
  • Said thermostatic valve opens the common passage between the HT and TBT parts of said output boxes and closes the output of the output box HT when the temperature of the coolant at the output of said HT part is less than a predetermined temperature and, conversely, said thermostatic valve closes the common passage between said HT and TBT portions of said output boxes and opens the output of the output box HT when the temperature of the coolant at the output of the output box HT is greater than said predetermined temperature, which may be substantially equal to the optimum operating temperature of said electrical energy storage means.
  • Said first circuit for cooling the heat engine comprises a thermostatic valve located at the outlet of the water outlet housing and makes it possible to stop the circulation of heat transfer fluid in said first circuit when the temperature of the heat transfer fluid in said housing water outlet is less than the optimum operating temperature of the engine.
  • the invention also relates to a radiator in which can circulate a coolant and intended to equip a hybrid vehicle.
  • the radiator comprises three parts separated from each other by a partition, each of said parts comprising an inlet housing provided with a heat transfer fluid inlet, a heat exchanger and an outlet housing provided with a heat transfer fluid outlet, one of the partitions separating the inlet boxes between two adjacent parts comprises a first passage and said partition separating the outlet boxes between said two adjacent parts comprises a second passage, first sealing means can take two positions, a position for which the input of an input box is open and said first ⁇ passage is closed and another position for which the input of an input box is closed and said first passage is open, second shutter means can take two positions, a position for which the output of a housing output is open and said second passage is closed and another position for which the output of said output housing is closed and said second passage is open.
  • Said first closure means may comprise a double-acting valve which can change position when the pressure exerted on the valve is substantially zero and said second sealing means may comprise a thermostatic valve which can change position to substantially 40 °.
  • FIG. 1 schematically illustrates a conventional device of the prior art
  • FIGS. 2 and 3 diagrammatically illustrate two embodiments of a device according to the present invention
  • the device shown in Figure 1 represents the most successful embodiment of the cooling of the various bodies of a hybrid vehicle.
  • the latter comprises a heat engine 10, provided with a water outlet housing 12, an electric machine 14 (usually the electric traction motor or motors of the vehicle), a gearbox 16 and storage means electrical energy 18 (which may consist for example of one or more batteries or one or more super-capacitors).
  • the electrical energy storage means will be designated hereafter by the term "battery", it being understood that this term covers all kinds of electrical energy storage means.
  • the hybrid vehicle comprises three different cooling circuits: a first circuit 20 dedicated to cooling the heat engine 10 (this circuit is also called HT circuit for High Temperature) and shown in Figure 1 and the following figures in solid lines; a second circuit 22, shown in solid double lines (also referred to as BT circuit for Low Temperature), for cooling the electrical components and a third circuit 24 (also called TBT circuit for Very Low Temperature), shown with dashes, for the Battery cooling 18.
  • Said electrical components generally comprise said electric machine 14, an inverter 26, and often an automatic stop and restart system 28 (usually referred to as "Stop &Start").
  • a coolant usually a mixture of water and glycol, for example 50% water and 50% glycol
  • the heat transfer fluid circulates in the engine 10 and out of the engine by the water outlet housing 12 (note: this is the usual name of the housing of output, although it concerns the output of the refrigerant which is not usually pure water).
  • the box 12 has two outputs: an outlet 30 which can be closed by means of a thermostatic valve 32 and an outlet 34. Exiting through the outlet 34, the coolant is sucked by a pump 36 (electric pump for example ), then sent to a heater 38 to warm the passenger compartment of the vehicle. Before entering the heater 38, the coolant may optionally pass through a heater 40, which may take the form of an electric boiler or gasoline.
  • the fluid is directed to a pump 42, generally called "water pump", where it returns to the engine.
  • a degassing box 44 common to the first circuit 20 and the second circuit 22, is used to evacuate the gases possibly present in the coolant and to complete the coolant level in the cooling circuits 20 and 22.
  • outlet 30 of the water outlet housing 12 the heat transfer fluid passes through a heat exchanger 46 (HT for High Temperature), usually a radiator placed on the front of the vehicle, then passes through the water pump 42 before returning to the engine 10.
  • a bypass 43 makes it possible to turn heat transfer fluid into the water outlet housing 12 when the thermostatic valve 32 closes the outlet 30.
  • the second circuit 22 for cooling the electrical components, comprises a heat exchanger 48, usually a radiator (also referred to as LV exchanger or BT radiator for low temperature).
  • the heat-transfer fluid is circulated in this second circuit 22 by means of an electric pump 50, the fluid then passing successively through the pump 50, the inverter 26, the electric machine 14, the stop and restart system. Automatic 28 of the engine and the radiator BT 48.
  • the third circuit 24 comprises a heat exchanger or radiator 52 or TBT (TBT for very low temperature), the heat transfer fluid being circulated by an electric pump 54 to successively cross the radiator TBT 52 and the battery 18.
  • the fluid does not pass through the battery 18 itself, but heat exchange means for cooling the battery, for example a copper pipe in the form of a coil surrounding the battery.
  • the HT temperature of the heat transfer fluid present in the first circuit 20 can vary from 70 to 1 10 ⁇ , the thermostatic valve 32 closing the outlet 30 and thus stopping the circulation of the heat transfer fluid in the first circuit HT, when the temperature of the fluid in the HT circuit is less than the optimum operating temperature of the engine, generally approximately 80 ° C.
  • the temperature of the heat transfer fluid in the second circuit 22 BT is generally maintained at around 60 ° C, the optimum operating temperature of the electric machine 14.
  • the temperature of the coolant in the third circuit 24 TBT is generally maintained at around 40 ° C, the optimal operating temperature of the battery18. These differences in optimal operating temperature of the engine, the electric machine and the battery are the cause of the use of three different cooling circuits, so three radiators, which increases the costs of manufacturing the vehicle and increases the space requirement under the hood.
  • FIG. 2 schematically shows a first embodiment of the invention according to which one shares the use of a heat exchanger between the engine and the battery according to the operating conditions of the vehicle.
  • the elements common with those of Figure 1 are designated by the same reference numbers.
  • the second circuit 22 (LV circuit) is identical and comprises, as before, a radiator 48, an electric pump 50, an inverter 26, an electric machine 14 and a Stop & Start system STT or 28.
  • the first circuit 60 (HT circuit) is identical to the first circuit 20 of Figure 1, except that the first circuit 60 of Figure 2 comprises a double-acting valve 62 placed upstream (in the fluid flow direction). coolant) of the radiator 46 (radiator HT) and a thermostatic valve 64 placed downstream of the radiator HT. More specifically, the valve 62 is located in a pipe 66 connecting the outlet 30 of the water outlet housing 12 to the radiator HT. In addition, a pipe 68 connects the pipe 70 connecting the pump 54 to the radiator 52 (radiator TBT).
  • the pipe 68 opens into the pipe 66 opposite the valve 62 so that when the valve 62 closes the pipe 66, the heat transfer fluid can flow from the pipe 68 to the radiator HT, and vice versa, when the valve 62 is open , the communication between the pipe 66 and the radiator HT is open while the communication between the pipe 68 and the radiator HT is closed.
  • the thermostatic valve 64 is located downstream of the radiator HT in a pipe 72 connecting the outlet 74 of the radiator HT to the water pump 42.
  • the TBT circuit comprises a pipe 76 connecting the pipe 72 to the battery 18, the pipe 76 opening into the pipe 72 at the thermostatic valve 64 so that, when the valve 64 closes the pipe 72, the heat transfer fluid leaving the radiator HT can pass in the pipe 76 and, conversely, when the valve 64 does not close the pipe 72, the heat transfer fluid leaving the radiator HT can not pass in the pipe 76.
  • the third circuit 78 dedicated to the cooling of the battery 18, comprises the radiator TBT 52, a pipe 80 (connecting the outlet 82 of the radiator 52 to the pipe 68), the pipe 76, the battery 18 (more generally the means for storing electrical energy) and the pump 54 connected to the battery 18 via the pipe 84 and connected to the inlet 86 of the radiator TBT via the pipe 70.
  • the radiators 52, 46 and 48 may advantageously be formed of a single heat exchanger 88 separated into three distinct parts so as to form the three radiators 52 (TBT), 46 (HT) and 48 (BT).
  • the HT circuit (or first circuit) is shown in continuous solid lines
  • the LV circuit (or second circuit) is shown in double lines
  • the TBT circuit (or third circuit) in dashed lines.
  • the double-acting valve 62 makes it possible to put the first circuit 60 into communication with the third circuit 78 when the flow rate of the coolant in the pipe 72 is very low, practically nil.
  • This situation occurs when the thermostatic valve 32 closes the outlet 30 of the water outlet housing 12, which occurs when the temperature of the coolant in the water outlet housing 12 is below the optimum operating temperature. of the engine.
  • This optimum operating temperature may for example be between 80 and 110 ° C.
  • the outlet 30 is open when the temperature of the heat transfer fluid is equal to or greater than, for example, 80 ° C. and the outlet 30 is closed when the temperature of the heat transfer fluid is less than 80 ° C.
  • the valve 62 opens the communication of the pipe 68 to the radiator HT, thus putting the third circuit 78 (TBT) in communication with the first circuit 60 (HT).
  • the double-acting thermostatic valve 64 is calibrated to open the pipe 72 at a predetermined temperature, corresponding substantially to the optimum operating temperature of the battery 18. This temperature may be for example about 40 ° C.
  • a device according to the invention operates differently depending on the conditions of use of the vehicle. For example :
  • the thermostatic valve 32 At a coolant temperature below 80 ° C in the HT circuit, the thermostatic valve 32 is closed: the heat transfer fluid from the heat engine 10 is sent directly to the heater 40 and the heater 38 to heat the heater. cabin of the vehicle.
  • the heat transfer fluid does not cross the radiator HT, the flow in the pipe 66 is zero: the valve 62 is in the closed position (no pressure exerted on it).
  • the heat transfer fluid of the third circuit 78 (TBT) then passes through the radiator HT in addition to the radiator TBT. This improves the cooling of the battery 18 by increasing the exchange surface of the coolant in the heat exchanger 88.
  • the temperature in the third TBT circuit not exceeding 40 q C, the thermostatic valve 64 is in the closed position : It makes it possible to send the coolant leaving the radiator HT back to the battery 18.
  • the thermostatic valve 64 also makes it possible to prevent any risk of heat transfer fluid being sent to a temperature greater than 40 ° in the battery 18, which would degrade its temperature. performance and / or life.
  • the flow in the third circuit TBT being provided by the electric pump 54, the cooling of the battery is ensured when the engine is stopped.
  • the thermostatic valve 32 opens. Under the pressure of the coolant, the valve 62 also opens and closes the pipe 76. The heat transfer fluid from the engine 10 is cooled in the radiator HT. As the temperature at the outlet 74 of the radiator HT is greater than 40 ° C., the thermostatic valve 64 also opens and makes it possible to send the fluid towards the heat engine via the pipe 72. The battery 18 is then cooled only by the radiator TBT , the valve 62 and the thermostatic valve 64 closing the lines 68 and 76 connecting the third circuit TBT to the radiator HT.
  • FIG. 3 schematically illustrates a second embodiment of the invention.
  • This embodiment uses the same elements as those of the embodiment shown in FIG. 2, these common elements being designated by the same reference numbers.
  • the differences between the two embodiments relate to the heat exchanger (framed in an oval 88), the valve 62 and the thermostatic valve 64.
  • the heat exchanger 88 is formed of a single split radiator in three parts TBT, HT and BT.
  • the valve 62 and the valve 64 are integrated in the radiator HT.
  • the heat exchanger 88 is shown schematically in Figure 4 which shows a situation for which the temperature of the coolant in the HT circuit is lower than the optimum operating temperature of the engine (for example less than 80 ° C) .
  • the exchanger 88 constitutes a "complex" radiator with exchanges of refrigerant between the parts TBT and HT.
  • This radiator is composed of three parts: a part TBT (Very Low Temperature) 90, HT (High Temperature) portion 92 and BT (Low Temperature) portion 94.
  • the TBT and HT portions are separated by a partition 96 and the HT and LV portions are separated by a partition 98.
  • Each of these parts comprises a heat transfer fluid inlet casing (100 for the TBT part, 102 for the HT part and 104 for the BT part), a heat exchange part (106 for the TBT part, 108 for the HT part and 1 10 for the BT part) and an output box (1 12 for the TBT part, 1 14 for the HT part and 1 16 for the BT part).
  • the heat transfer fluid circulates in the directions indicated by the dashed arrows for the TBT part, in full lines for the HT part and in double lines for the BT part.
  • Each of the input boxes 100, 102 and 104 is provided with a heat transfer fluid inlet respectively 1 18, 120 and 122.
  • Each of the output boxes 1 12, 1 14 and 1 16 comprises a fluid outlet respectively 124, 126 and 128.
  • the partition 96 separating the parts TBT and HT comprises a first passage 130 of communication between the input boxes 100 and 102 and a second passage 132 of communication between the output boxes 1 12 and 1 14.
  • the passage 130 is provided with first closure means 134 which can take two positions, a position for which the inlet 120 of the inlet box 102 is open and the first passage 130 is closed and another position for which the inlet 120 of the input box 102 is closed and the first passage 130 is open.
  • the passage 132 is provided with second closure means 136 which can take two positions, a position for which the outlet 126 of the outlet housing 1 14 is open and the second passage 132 is closed and another position for which the outlet 126 is closed and the second passage 132 is open.
  • the closure means 134 may comprise a double-acting valve equivalent to the valve 62 of the embodiment of Figure 2; this valve closing the inlet 120 and opening the passage 130 when the flow in the pipe 72 is very low, or even zero, and therefore when the temperature of the coolant is less than eO 'for example (temperature for which the thermostatic valve 32 closes the outlet 30 of the water outlet housing).
  • the shutter means 136 may comprise a thermostatic valve identical to the thermostatic valve 64 of the embodiment of the invention. FIG. 2. This valve closes the outlet 126 and opens the passage 132 when the temperature of the coolant in the outlet box 1 14 is lower than the optimal operating temperature of the battery 18, for example 40 ⁇ .
  • the conditions for a coolant circulation of the circuit TBT in the radiator HT are as follows: when the thermostatic valve 32 of the water outlet housing closes the outlet 30, the flow rate in the radiator HT108 is zero; the valve 134 closes the inlet 120 of the radiator HT and the passage 130 is open; the input boxes 100 and 102 communicate and heat transfer fluid of the TBT circuit can then pass into the HT circuit.
  • the fluid contained in the HT radiator 108 cools.
  • the thermostatic valve 136 opens the passage 132 and closes the outlet 126 of the radiator HT.
  • the heat transfer fluid of the TBT circuit can then circulate in the HT circuit, more precisely in the radiator 108 of the HT circuit.
  • FIG. 5 shows the radiator of Figure 4, when the thermostatic valve 32 of the water outlet housing is in the open position, that is to say when the outlet 30 is open.
  • This corresponds to a temperature of the coolant greater than or equal to the optimum operating temperature of the heat engine (for example 80 ° C.).
  • the valve 134 closes the passage 130 and opens the inlet 120 of the radiator HT 108.
  • the thermostatic valve 136 (open up to 40 ° C approximately) is open that is to say it opens the exit 126 of the radiator HT and closes the passage 132.
  • the radiator HT is in this case dedicated to the cooling of the engine.
  • the implementation of the cooling circuit in the vehicle is made easier due to the small size of the radiator of the invention compared to the three radiators of the prior art,

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de refroidissement du moteur thermique (10), de composants électriques (26, 14, 28) et des moyens de stockage d'énergie électrique (18) d'un véhicule hybride, ledit dispositif comprenant un premier circuit (60, HT) pour le refroidissement du moteur thermique, un deuxième circuit (BT) pour le refroidissement des composants électriques et un troisième circuit (78, TBT) pour le refroidissement des moyens de stockage d'énergie électrique, un fluide caloporteur pouvant circuler dans lesdits circuits lesquels comportent des moyens d'échange thermique (46, 48, 52). Selon l'invention, les moyens d'échange thermique sont constitués par un échangeur thermique (88) séparés en trois parties et le dispositif comporte des moyens de mise en communication du premier circuit avec le troisième circuit, les moyens étant actionnés en fonction de la température du fluide caloporteur et en fonction du débit du fluide caloporteur dans le premier circuit. L'invention concerne aussi un radiateur pour véhicule hybride.

Description

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT POUR VEHICULE HYBRIDE
[oooi] La présente invention revendique la priorité de la demande française 0957165 déposée le 13 octobre 2009 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] La présente invention concerne un dispositif de refroidissement pour véhicule hybride, lequel comporte un moteur thermique couplé à une machine électrique et des moyens de stockage d'énergie électrique, tels qu'une batterie par exemple. Le refroidissement des différents organes électriques, des moyens de stockage d'énergie électrique et du moteur thermique est assuré par la circulation d'un fluide caloporteur dans des échangeurs thermiques. L'invention concerne également un radiateur destiné à équiper un véhicule hybride.
[0003] Par la suite et par soucis de clarté de l'exposé de l'invention, les moyens de stockage d'énergie électrique seront simplement désignés par une batterie, bien que lesdits moyens puissent comporter plusieurs batteries et/ou une ou plusieurs super-capacité(s) par exemple. Dans un véhicule hybride, on utilise normalement une batterie supplémentaire, dédiée à la fourniture d'électricité au moteur électrique. Sa capacité de stockage est bien supérieure à celle de la batterie usuelle et de ce fait, elle a tendance à chauffer du fait qu'elle est beaucoup plus sollicitée que dans un véhicule ne comportant qu'un moteur thermique. La batterie ayant un fonctionnement optimal dans une plage de température définie, généralement centrée autour de 40 qC, il est nécessaire de la refroidir afin de maintenir sa température à environ 40 °C. Pour ce faire, on peut utiliser un refroidissement par air ou par un fluide caloporteur ou un fluide réfrigérant. Dans le cas d'un fluide caloporteur ou réfrigérant, on utilise un circuit de refroidissement muni d'un échangeur thermique (un radiateur) dans lequel circule un fluide caloporteur ou réfrigérant.
[0004] D'autres éléments électriques du véhicule ont aussi besoin d'être refroidis (par exemple le ou les moteurs électriques de traction, un onduleur, etc..) afin de fonctionner dans une plage de température optimale, généralement centrée vers 60 °C. Un autre circuit de refroidissement muni d'un échangeur thermique est alors utilisé. [0005] De même, le moteur thermique a besoin d'être refroidi, afin de fonctionner de façon classique dans une plage de température voisine de 80 °C. Un autre circuit de refroidissement, avec un échangeur thermique, est alors utilisé.
[0006] Trois circuits de refroidissement sont donc généralement utilisés, donc trois échangeurs thermiques, fonctionnant dans des plages de température différentes l'une de l'autre. Cette solution permet d'optimiser le refroidissement mais nécessite l'ajout d'échangeurs thermiques et la création de circuits de refroidissement indépendant. Il serait donc très avantageux de réduire le nombre d'échangeurs thermiques et, de façon plus générale, de modifier lesdits circuits de refroidissement afin de réduire les coûts et l'encombrement sous le capot.
[0007] On peut également utiliser le fluide réfrigérant du circuit de climatisation pour les véhicules munis d'un climatiseur. Cependant, il nécessite comme précédemment un circuit de refroidissement dédié. De plus cette solution engendre un surcroit de consommation d'énergie provoqué par le fonctionnement du compresseur de climatisation.
[0008] La figure 1 décrite ci-après illustre la solution la plus répandue de l'art antérieur (par l'utilisation de circuits de refroidissement indépendants dans lesquels circule un fluide caloporteur) et permet d'appréhender facilement les inconvénients de l'art antérieur. [0009] Selon l'invention, lorsque la batterie est refroidie par un fluide caloporteur, l'utilisation d'un échangeur thermique est partagée entre le moteur thermique et la batterie selon les conditions de fonctionnement du véhicule. L'invention met à profit le fait que les éléments à refroidir ne fonctionnent généralement pas, et donc n'ont pas besoin d'être refroidis, en même temps (par exemple, lorsque le moteur thermique fonctionne, le moteur électrique de traction est à l'arrêt, et inversement). L'un des buts de l'invention est donc de n'utiliser qu'un seul radiateur et à partager le plus possible les éléments déjà présents dans le sous-capot d'une motorisation hybride (par exemple, le groupe moto-ventilateur et la boite de dégazage pour le remplissage). Pour ce faire, le dispositif de refroidissement selon la présente invention utilise un seul échangeur thermique séparé en trois parties. De plus, le dispositif selon l'invention comporte des moyens pour permettre au fluide caloporteur de circuler d'un circuit de refroidissement vers un autre circuit. [0010] De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif de refroidissement du moteur thermique, de composants électriques et des moyens de stockage d'énergie électrique d'un véhicule hybride, ledit dispositif comprenant un premier circuit pour le refroidissement dudit moteur thermique, un deuxième circuit pour le refroidissement desdits composants électriques et un troisième circuit pour le refroidissement desdits moyens de stockage d'énergie électrique, un fluide caloporteur pouvant circuler dans lesdits circuits lesquels comportent des moyens d'échange thermique. Selon l'invention lesdits moyens d'échange thermique sont constitués par un échangeur thermique séparés en trois parties : une partie haute température HT connectée audit premier circuit, une partie basse température BT connectée audit deuxième circuit et une partie très basse température TBT connectée audit troisième circuit.
[001 1 ] De plus, le dispositif comporte des moyens de mise en communication dudit premier circuit avec ledit troisième circuit situés en amont et en aval de ladite partie HT de l'échangeur thermique, lesdits moyens de mise en communication situés en aval étant actionnés en fonction de la température dudit fluide caloporteur au niveau desdits moyens de mise en communication et lesdits moyens de mise en communication situés en amont étant actionnés en fonction du débit du fluide caloporteur dans ledit premier circuit. [0012] Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de mise en communication dudit premier circuit audit troisième circuit situés en amont dudit échangeur thermique comportent un clapet à double effet fermant ledit premier circuit et permettant le passage du fluide caloporteur dudit troisième circuit vers ladite partie HT de l'échangeur thermique, lorsque le débit de fluide caloporteur dans ledit premier circuit est inférieur à un débit prédéterminé. Lesdits moyens de mise en communication dudit premier circuit audit troisième circuit situés en aval dudit échangeur thermique comportent une vanne thermostatique à double effet fermant ledit premier circuit et permettant le passage du fluide caloporteur dudit premier circuit dans ledit troisième circuit lorsque la température du fluide caloporteur au niveau de ladite vanne thermostatique est inférieure à la température de fonctionnement optimal desdits moyens de stockage d'énergie électrique.
[0013] Ledit premier circuit peut comporter une pompe à eau, un boîtier de sortie d'eau, ledit boîtier communiquant d'une part avec une pompe et un aérotherme pour le chauffage de l'habitacle du véhicule et d'autre part avec l'entrée de la partie HT de l'échangeur thermique par l'intermédiaire d'une conduite connectée entre la sortie dudit boîtier de sortie d'eau et l'entrée de ladite partie HT. Ladite conduite comprend ledit clapet à double effet situé sensiblement à l'entrée de ladite partie HT et la sortie de ladite partie HT est reliée à ladite pompe par une canalisation qui comporte ladite vanne thermostatique située sensiblement à la sortie de ladite partie HT de l'échangeur thermique.
[0014] Ledit troisième circuit peut comporter lesdits moyens de stockage d'énergie électrique, une pompe et ladite partie TBT de l'échangeur thermique, l'entrée de ladite pompe étant reliée à la sortie du liquide caloporteur desdits moyens de stockage d'énergie électrique et la sortie de la pompe étant reliée à l'entrée de ladite partie TBT. La sortie de ladite partie TBT peut être reliée d'une part audit premier circuit par l'intermédiaire de ladite vanne thermostatique et d'autre part auxdits moyens de stockage d'énergie électrique. L'entrée de ladite partie TBT pouvant être reliée audit premier circuit par l'intermédiaire dudit clapet situé sensiblement à l'entrée de ladite partie HT.
[0015] Ledit deuxième circuit peut comporter ladite partie BT desdits moyens d'échange thermique, une pompe, un onduleur, une machine électrique et un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique. [0016] De façon avantageuse, lesdits premier et troisième circuits comportent en commun une boite de dégazage.
[0017] Lesdits moyens de stockage d'énergie électrique peuvent comporter au moins une batterie.
[0018] Selon un autre mode de réalisation, chacune desdites parties TBT, HT et BT comporte un boîtier d'entrée de fluide caloporteur, un radiateur et un boîtier de sortie du fluide caloporteur
[0019] Les boîtiers d'entrée des parties TBT et HT peuvent comporter un passage commun pouvant être obturé par un clapet et permettant à une partie du fluide caloporteur de circuler du boîtier d'entrée TBT vers le boîtier HT, et les boîtiers de sortie des parties TBT et HT peuvent comporter un passage commun pouvant être obturé par une vanne thermostatique et permettant à une partie du fluide caloporteur de circuler du boîtier de sortie HT vers le boîtier de sortie TBT.
[0020] Lorsque le débit du fluide caloporteur dans ledit premier circuit pour le refroidissement du moteur thermique est inférieur à une valeur prédéterminée, ledit clapet ouvre ledit passage commun des boites d'entrée permettant à une partie du fluide caloporteur de ladite boite d'entrée TBT de passer dans ladite boite d'entrée HT. Ledit clapet ferme ledit premier circuit lorsque le débit de fluide caloporteur dans ledit circuit de refroidissement du moteur thermique est sensiblement nul.
[0021 ] Ladite valve thermostatique ouvre le passage commun entre les parties HT et TBT desdits boîtiers de sortie et ferme la sortie du boîtier de sortie HT lorsque la température du fluide caloporteur à la sortie de ladite partie HT est inférieure à une température prédéterminée et, inversement, ladite vanne thermostatique ferme le passage commun entre lesdites parties HT et TBT desdits boîtiers de sortie et ouvre la sortie du boîtier de sortie HT lorsque la température du fluide caloporteur à la sortie du boîtier de sortie HT est supérieure à ladite température prédéterminée, laquelle peut être sensiblement égale à la température de fonctionnement optimal desdits moyens de stockage d'énergie électrique.
[0022] Ledit premier circuit pour le refroidissement du moteur thermique comporte une vanne thermostatique située à la sortie du boîtier de sortie d'eau et permet d'arrêter la circulation de fluide caloporteur dans ledit premier circuit lorsque la température du fluide caloporteur dans ledit boîtier de sortie d'eau est inférieure à la température de fonctionnement optimal du moteur thermique.
[0023] L'invention concerne également un radiateur dans lequel peut circuler un liquide caloporteur et destiné à équiper un véhicule hybride. Selon l'invention, le radiateur comporte trois parties séparées l'une de l'autre par une cloison, chacune desdites parties comprenant un boîtier d'entrée muni d'une entrée de fluide caloporteur, un échangeur thermique et un boîtier de sortie muni d'une sortie de fluide caloporteur , l'une des cloisons séparant les boîtiers d'entrée entre deux parties adjacentes comporte un premier passage et ladite cloison séparant les boîtiers de sortie entre lesdites deux parties adjacentes comporte un deuxième passage, des premiers moyens d'obturation pouvant prendre deux positions, une position pour laquelle l'entrée d'un boîtier d'entrée est ouverte et ledit premier ό passage est fermé et une autre position pour laquelle l'entrée d'un boîtier d'entrée est fermée et ledit premier passage est ouvert, des deuxièmes moyens d'obturation pouvant prendre deux positions, une position pour laquelle la sortie d'un boîtier de sortie est ouverte et ledit deuxième passage est fermé et une autre position pour laquelle la sortie dudit boîtier de sortie est fermée et ledit deuxième passage est ouvert.
[0024] Lesdits premiers moyens d'obturation peuvent comporter un clapet à double effet qui peut changer de position lorsque la pression exercée sur le clapet est sensiblement nulle et lesdits deuxièmes moyens d'obturation peuvent comporter une vanne thermostatique qui peut changer de position à sensiblement 40°.
[0025] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés et sur lesquels :
• la figure 1 illustre schématiquement un dispositif classique de l'art antérieur, · les figures 2 et 3 illustrent schématiquement deux modes de réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention, et
• les figures 4 et 5 illustrent schématiquement un mode de réalisation d'un radiateur conforme à l'invention.
[0026] Le dispositif illustré sur la figure 1 représente le mode de réalisation le plus répondu du refroidissement des différents organes d'un véhicule hybride. Ce dernier comporte un moteur thermique 10, muni d'un boîtier de sortie d'eau 12, d'une machine électrique 14 (généralement le ou les moteurs électriques de traction du véhicule), une boite de vitesse 16 et des moyens de stockage d'énergie électrique 18 (qui peuvent être constitués par exemple d'une ou plusieurs batteries ou d'une ou plusieurs super-capacités). Par souci de clarté, les moyens de stockage d'énergie électrique seront désignés par la suite par le terme « batterie », étant entendu que ce terme couvre toutes sortes de moyens de stockage d'énergie électrique.
[0027] Le véhicule hybride comporte trois circuits de refroidissement différents : un premier circuit 20 dédié au refroidissement du moteur thermique 10 (ce circuit est également appelé circuit HT pour Haute Température) et représenté sur la figure 1 et les figures suivantes en traits pleins ; un deuxième circuit 22, représenté en doubles traits pleins (aussi désigné par circuit BT pour Basse Température), pour le refroidissement des composants électriques et un troisième circuit 24 (appelé aussi circuit TBT pour Très Basse Température), représenté avec des tirets, pour le refroidissement de la batterie 18. Lesdits composants électriques comportent généralement ladite machine électrique 14, un onduleur 26, et souvent un système d'arrêt et de redémarrage automatique 28 (désigné habituellement « Stop & Start »). Un fluide caloporteur (généralement un mélange d'eau et de glycol, par exemple 50% d'eau et 50% de glycol) peut circuler dans ces trois circuits selon les directions indiquées par les flèches.
[0028] Concernant le premier circuit 20 (circuit HT), le fluide caloporteur circule dans le moteur thermique 10 et sort du moteur par le boîtier de sortie d'eau 12 (remarque : il s'agit de l'appellation habituelle du boîtier de sortie, bien qu'il concerne la sortie du fluide réfrigérant qui n'est habituellement pas de l'eau pure). La boite 12 comporte deux sorties : une sortie 30 qui peut être fermée à l'aide d'une vanne thermostatique 32 et une sortie 34. En sortant par la sortie 34, le fluide caloporteur est aspiré par une pompe 36 (pompe électrique par exemple), puis envoyé vers un aérotherme 38 afin de réchauffer l'habitacle du véhicule. [0029] Avant de pénétrer dans l'aérotherme 38, le fluide caloporteur peut éventuellement traverser un réchauffeur 40, qui peut prendre la forme d'une chaudière électrique ou à essence. En sortant de l'aérotherme 38, le fluide est dirigé vers une pompe 42, généralement appelé « pompe à eau », d'où il retourne vers le moteur thermique. Une boite de dégazage 44, commune au premier circuit 20 et au deuxième circuit 22, est utilisée pour évacuer les gaz éventuellement présents dans le fluide caloporteur et pour compléter le niveau de fluide caloporteur dans les circuits de refroidissement 20 et 22. En sortant par la sortie 30 du boîtier de sortie d'eau 12, le fluide caloporteur traverse un échangeur thermique 46 (HT pour Haute Température), habituellement un radiateur placé en face avant du véhicule, puis passe par la pompe à eau 42 avant de retourner dans le moteur thermique 10. Un by-pass 43 permet de retourner du fluide caloporteur dans le boîtier de sortie d'eau 12 lorsque la vanne thermostatique 32 ferme la sortie 30. [0030] Le deuxième circuit 22 (circuit BT), pour le refroidissement des composants électriques, comporte un échangeur thermique 48, habituellement un radiateur (désigné aussi par échangeur BT ou radiateur BT pour Basse Température). Le fluide caloporteur est mis en circulation dans ce deuxième circuit 22 à l'aide d'une pompe électrique 50, le fluide traversant alors successivement la pompe 50, l'onduleur 26, la machine électrique 14, le système d'arrêt et de redémarrage automatique 28 du moteur thermique et le radiateur BT 48.
[0031 ] Le troisième circuit 24 (circuit TBT) comporte un échangeur thermique ou radiateur 52 ou TBT (TBT pour Très Basse Température), le fluide caloporteur étant mis en circulation par une pompe électrique 54 pour traverser successivement le radiateur TBT 52 et la batterie 18. En fait, le fluide ne traverse pas la batterie 18 proprement-dite, mais des moyens d'échange thermique pour refroidir la batterie, par exemple un tuyau en cuivre sous forme d'un serpentin entourant la batterie.
[0032] La température HT du fluide caloporteur présent dans le premier circuit 20 peut varier de 70 à 1 10 ^, la vanne thermostatique 32 fermant la sortie 30 et donc arrêtant la circulation du fluide caloporteur dans le premier circuit HT, lorsque la température du fluide dans le circuit HT est inférieure à la température de fonctionnement optimal du moteur thermique, en général approximativement 80 °C.
[0033] La température du fluide caloporteur dans le deuxième circuit 22 BT est généralement maintenue aux environs de 60 °C, la température de fonctionnement optimal de la machine électrique 14.
[0034] La température du fluide caloporteur dans le troisième circuit 24 TBT est généralement maintenue aux environs de 40 °C, la température de fonctionnement optimal de la batterie18. [0035] Ces différences de température de fonctionnement optimal du moteur thermique, de la machine électrique et de la batterie sont la cause de l'utilisation de trois circuits de refroidissement différents, donc trois radiateurs, ce qui augmente les coûts de fabrication du véhicule et augmente l'encombrement en sous-capot.
[0036] La figure 2 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'invention selon lequel on partage l'utilisation d'un échangeur thermique entre le moteur thermique et la batterie selon les conditions de fonctionnement du véhicule. Sur cette figure, les éléments communs avec ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence. On retrouve trois circuits de refroidissement : le deuxième circuit 22 (circuit BT) est identique et comporte comme précédemment un radiateur 48, une pompe électrique 50, un onduleur 26 une machine électrique 14 et un système Stop & Start STT ou 28.
[0037] Le premier circuit 60 (circuit HT) est identique au premier circuit 20 de la figure 1 , sauf que le premier circuit 60 de la figure 2 comporte un clapet à double effet 62 placé en amont (dans le sens de circulation du fluide caloporteur) du radiateur 46 (radiateur HT) et une vanne thermostatique 64 placée en aval du radiateur HT. De façon plus précise, le clapet 62 est situé dans une canalisation 66 reliant la sortie 30 du boîtier de sortie d'eau 12 au radiateur HT. De plus, une conduite 68 connecte la conduite 70 reliant la pompe 54 au radiateur 52 (radiateur TBT). La conduite 68 débouche dans la canalisation 66 en regard du clapet 62 de sorte que lorsque le clapet 62 ferme la canalisation 66, le fluide caloporteur peut s'écouler de la canalisation 68 vers le radiateur HT, et inversement, lorsque le clapet 62 est ouvert, la communication entre la canalisation 66 et le radiateur HT est ouverte alors que la communication entre la canalisation 68 et le radiateur HT est fermée.
[0038] La vanne thermostatique 64 est située en aval du radiateur HT dans une canalisation 72 reliant la sortie 74 du radiateur HT à la pompe à eau 42. Le circuit TBT comporte une conduite 76 reliant la canalisation 72 à la batterie 18, la canalisation 76 débouchant dans la canalisation 72 au niveau de la vanne thermostatique 64 de sorte que, lorsque la vanne 64 ferme la canalisation 72, le fluide caloporteur sortant du radiateur HT peut passer dans la canalisation 76 et, inversement, lorsque la vanne 64 ne ferme pas la canalisation 72, le fluide caloporteur sortant du radiateur HT ne peut pas passer dans la canalisation 76.
[0039] Le troisième circuit 78, dédié au refroidissement de la batterie 18, comporte le radiateur TBT 52, une canalisation 80 (reliant la sortie 82 du radiateur 52 à la canalisation 68), la canalisation 76, la batterie 18 (plus généralement les moyens de stockage d'énergie électrique) et la pompe 54 reliée à la batterie 18 par la canalisation 84 et reliée à l'entrée 86 du radiateur TBT par l'intermédiaire de la canalisation 70. [0040] Les radiateurs 52, 46 et 48 peuvent avantageusement être formés d'un seul échangeur thermique 88 séparé en trois parties distinctes de façon à former les trois radiateurs 52 (TBT), 46 (HT) et 48 (BT).
[0041 ] Comme précédemment, le circuit HT (ou premier circuit) est représenté en traits pleins continus, le circuit BT (ou deuxième circuit) est représenté en doubles traits et le circuit TBT (ou troisième circuit) en tirets.
[0042] Le clapet à double effet 62 permet de mettre en communication le premier circuit 60 avec le troisième circuit 78 lorsque le débit du fluide caloporteur dans la canalisation 72 est très faible, pratiquement nul. Cette situation se produit lorsque la vanne thermostatique 32 ferme la sortie 30 du boîtier de sortie d'eau 12, ce qui se produit lorsque la température du fluide caloporteur dans le boîtier de sortie d'eau 12 est en dessous de la température de fonctionnement optimal du moteur thermique. Cette température de fonctionnement optimal peut par exemple être comprise entre 80 à 1 10 °C. Dans ce cas, la sortie 30 est ouverte lorsque la température du fluide caloporteur est égale ou supérieure à par exemple 80 °C et la sortie 30 est fermée lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à 80 °C.
[0043] Lorsque la vanne 32 ferme la sortie 30 du boîtier de sortie d'eau, le clapet 62 ouvre la communication de la canalisation 68 vers le radiateur HT, mettant ainsi le troisième circuit 78 (TBT) en communication avec le premier circuit 60 (HT). La vanne thermostatique à double effet 64 est calibrée pour ouvrir la canalisation 72 à une température prédéterminée, correspondant sensiblement à la température de fonctionnement optimal de la batterie 18. Cette température peut être par exemple d'environ 40 °C. [0044] Un dispositif conforme à l'invention fonctionne de façon différente selon les conditions d'utilisation du véhicule. A titre d'exemple :
• Premières conditions d'utilisation :
* moteur thermique peu sollicité ou à l'arrêt,
* réchauffeur 40 à l'arrêt ou peu utilisé, * machine électrique 14 à l'arrêt ou en marche,
* charge de la batterie 18 à partir du secteur électrique.
[0045] A une température de fluide caloporteur inférieure à 80 °C dans le circuit HT, la vanne thermostatique 32 est fermée : le fluide caloporteur provenant du moteur thermique 10 est directement envoyé vers le réchauffeur 40 et l'aérotherme 38 pour chauffer l'habitacle du véhicule. Le fluide caloporteur ne traverse pas le radiateur HT, le débit dans la canalisation 66 est nul : le clapet 62 est donc en position fermé (aucune pression exercée dessus). Le fluide caloporteur du troisième circuit 78 (TBT) traverse alors le radiateur HT en plus du radiateur TBT. On améliore ainsi le refroidissement de la batterie 18 en augmentant la surface d'échange du fluide caloporteur dans l'échangeur thermique 88. La température dans le troisième circuit TBT n'excédant pas les 40 qC, la vanne thermostatique 64 est en position fermée : il permet de renvoyer le fluide caloporteur sortant du radiateur HT vers la batterie 18. La vanne thermostatique 64 permet en outre de prévenir tout risque d'envoi de fluide caloporteur à une température supérieure à 40^ dans la batterie 18, ce qui dégraderait sa performance et/ou durée de vie. Le débit dans le troisième circuit TBT étant assuré par la pompe électrique 54, le refroidissement de la batterie est assuré lorsque le moteur thermique est à l'arrêt.
[0046] Ces conditions de fonctionnement correspondent aux instants où la batterie nécessite d'être le plus refroidie, d'où le recours à une surface d'échangeur thermique plus importante durant cette période.
• Deuxièmes conditions d'utilisation:
*moteur thermique 10 en marche,
*réchauffeur 40 en fonctionnement ou à l'arrêt, *machine électrique 14 à l'arrêt ou peu sollicité,
*charge de la batterie 18 avec la puissance du moteur thermique.
[0047] Lorsque le moteur thermique nécessite d'être refroidi, pour des températures de fluide caloporteur supérieures à δΟ 'Ό dans le premier circuit HT, la vanne thermostatique 32 s'ouvre. Sous la pression du fluide caloporteur, le clapet 62 s'ouvre également et vient fermer la canalisation 76. Le fluide caloporteur provenant du moteur thermique 10 est refroidi dans le radiateur HT. La température à la sortie 74 du radiateur HT étant supérieure à 40 ^, la vanne thermostatique 64 s'ouvre également et permet de renvoyer le fluide en direction du moteur thermique par la canalisation 72. La batterie 18 est alors refroidie uniquement par le radiateur TBT, le clapet 62 et la vanne thermostatique 64 fermant les canalisations 68 et 76 reliant le troisième circuit TBT au radiateur HT.
[0048] Ces deuxièmes conditions de fonctionnement correspondent aux instants où la batterie 18 se recharge à partir de la puissance du moteur thermique 10. Il s'agit donc d'assurer un refroidissement minimum de la batterie. Le besoin en refroidissement étant moins important que dans les premières conditions, la surface d'échange thermique du radiateur TBT est suffisante.
[0049] La figure 3 illustre schématiquement un deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation reprend les mêmes éléments que ceux du mode de réalisation représenté à la figure 2, ces éléments communs étant désignés par les mêmes numéros de référence. Les différences entre les deux modes de réalisation concernent l'échangeur thermique (encadré dans un ovale 88), le clapet 62 et la vanne thermostatique 64. L'échangeur thermique 88 est formé d'un seul radiateur scindé en trois parties TBT, HT et BT. Le clapet 62 et la vanne 64 sont dans ce deuxième mode de réalisation intégrés dans le radiateur HT. Cette disposition permet notamment de simplifier les circuits HT et TBT, la communication entre les circuits HT et TBT étant réalisée dans l'échangeur thermique 88, et plus précisément entre les parties HT et TBT de l'échangeur thermique, grâce à l'utilisation d'un nouveau type de radiateur représenté sur les figures 4 et 5. On remarque sur la figure 3 que la sortie 74 du radiateur HT est connectée directement à la pompe à eau 42, que la conduite de communication 68 et une partie de la conduite 76 ont été supprimées.
[0050] L'échangeur thermique 88 est représenté schématiquement sur la figure 4 qui représente une situation pour laquelle la température du fluide caloporteur dans le circuit HT est inférieure à la température de fonctionnement optimale du moteur thermique (par exemple inférieure à 80 °C). L'échangeur 88 constitue un radiateur « complexe » avec des échanges de fluide réfrigérant entre les parties TBT et HT. Ce radiateur est composé de trois parties : une partie TBT (Très Basse Température) 90, une partie HT (Haute Température) 92 et une partie BT (Basse Température) 94. Les parties TBT et HT sont séparées par une cloison 96 et les parties HT et BT sont séparées par une cloison 98.
[0051 ] Chacune de ces parties comporte un boîtier d'entrée de fluide caloporteur (100 pour la partie TBT, 102 pour la partie HT et 104 pour la partie BT), une partie d'échange thermique (106 pour la partie TBT, 108 pour la partie HT et 1 10 pour la partie BT) et un boîtier de sortie (1 12 pour la partie TBT, 1 14 pour la partie HT et 1 16 pour la partie BT). Le fluide caloporteur circule dans les directions indiquées par les flèches en tirets pour la partie TBT, en traits pleins pour la partie HT et en double traits pour la partie BT.
[0052] Chacun des boîtiers d'entrée 100, 102 et 104 est muni d'une entrée de fluide caloporteur respectivement 1 18, 120 et 122. Chacun des boîtiers de sortie 1 12, 1 14 et 1 16 comporte une sortie de fluide respectivement 124, 126 et 128. La cloison 96 séparant les parties TBT et HT comporte un premier passage 130 de communication entre les boîtiers d'entrée 100 et 102 et un deuxième passage 132 de communication entre les boîtiers de sortie 1 12 et 1 14. Le passage 130 est muni de premiers moyens d'obturation 134 pouvant prendre deux positions, une position pour laquelle l'entrée 120 du boîtier d'entrée 102 est ouverte et le premier passage 130 est fermé et une autre position pour laquelle l'entrée 120 du boîtier d'entrée 102 est fermée et le premier passage 130 est ouvert. Le passage 132 est muni de deuxièmes moyens d'obturation 136 pouvant prendre deux positions, une position pour laquelle la sortie 126 du boîtier de sortie 1 14 est ouverte et le deuxième passage 132 est fermé et une autre position pour laquelle la sortie 126 est fermée et le deuxième passage 132 est ouvert. [0053] Les moyens d'obturation 134 peuvent comprendre un clapet à double effet équivalent au clapet 62 du mode de réalisation de la figure 2 ; ce clapet obturant l'entrée 120 et ouvrant le passage 130 lorsque le débit dans la canalisation 72 est très faible, voir nul, et donc lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à eO' par exemple (température pour laquelle la vanne thermostatique 32 ferme la sortie 30 du boîtier de sortie d'eau).
[0054] Les moyens d'obturation 136 peuvent comprendre une vanne thermostatique identique à la vanne thermostatique 64 du mode de réalisation de la figure 2. Cette vanne ferme la sortie 126 et ouvre le passage 132 lorsque la température du fluide caloporteur dans la boite de sortie 1 14 est inférieure à la température de fonctionnement optimal de la batterie 18, par exemple 40 ^.
[0055] Les conditions pour une circulation de liquide caloporteur du circuit TBT dans le radiateur HT sont les suivantes : lorsque la vanne thermostatique 32 du boîtier de sortie d'eau ferme la sortie 30, le débit dans le radiateur HT108 est nul ; le clapet 134 ferme l'entrée 120 du radiateur HT et le passage 130 est ouvert ; les boîtiers d'entrée 100 et 102 communiquent et du fluide caloporteur du circuit TBT peut alors passer dans le circuit HT. Le fluide contenu dans le radiateur HT 108 se refroidit. Dés que la température de ce fluide est inférieure à 40 °C, la vanne thermostatique 136 ouvre le passage 132 et ferme la sortie 126 du radiateur HT. Le fluide caloporteur du circuit TBT peut alors circuler dans le circuit HT, plus précisément dans le radiateur 108 du circuit HT.
[0056] La figure 5 représente le radiateur de la figure 4, lorsque la vanne thermostatique 32 du boîtier de sortie d'eau est en position ouverte, c'est-à-dire lorsque la sortie 30 est ouverte. Ceci correspond à une température du fluide de refroidissement supérieure ou égale à la température de fonctionnement optimal du moteur thermique (par exemple 80 'C). Il n'y a pas de circulation de fluide caloporteur du circuit TBT vers le circuit HT. En effet, le clapet 134 ferme le passage 130 et ouvre l'entrée 120 du radiateur HT 108. La vanne thermostatique 136 (ouverte jusqu'à 40 °C environ) est ouverte c'est-à-dire qu'elle ouvre la sortie 126 du radiateur HT et ferme le passage 132. Il n'y a donc pas de communication entre les circuits TBT et HT. Il en résulte que le radiateur HT est dans ce cas dédié au refroidissement du moteur thermique. [0057] Les avantages procurés par la présente invention sont par exemple et de façon non limitative :
• une gestion thermique intelligente du circuit de refroidissement,
• le partage du radiateur pour le refroidissement de différents organes fonctionnant à des plages de températures bien différentes, · l'absence d'échangeur thermique supplémentaire, que ce soit en face avant du véhicule ou ailleurs sur le véhicule, • l'absence de groupe moto-ventilateur additionnel et l'utilisation du groupe moto-ventilateur principal de la façade,
• l'implantation du circuit de refroidissement dans le véhicule est rendue plus aisée dû au faible encombrement du radiateur de l'invention comparé aux trois radiateurs de l'art antérieur,
• la consommation électrique du circuit de refroidissement est faible comparée à la consommation électrique d'un circuit de refroidissement par air ou par fluide réfrigérant.
D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de refroidissement du moteur thermique (10), de composants électriques (26, 14, 28) et des moyens de stockage d'énergie électrique (18) d'un véhicule hybride, ledit dispositif comprenant un premier circuit (60, HT) pour le refroidissement dudit moteur thermique, un deuxième circuit (BT) pour le refroidissement desdits composants électriques et un troisième circuit (78, TBT) pour le refroidissement desdits moyens de stockage d'énergie électrique, un fluide caloporteur pouvant circuler dans lesdits circuits lesquels comportent des moyens d'échange thermique (46, 48, 52), ledit dispositif étant caractérisé en ce que :
- lesdits moyens d'échange thermique sont constitués par un échangeur thermique (88) séparés en trois parties : une partie haute température HT (46) connectée audit premier circuit, une partie basse température BT (48) connectée audit deuxième circuit et une partie très basse température TBT (52) connectée audit troisième circuit,
et en ce que le dispositif comporte :
- des moyens de mise en communication dudit premier circuit avec ledit troisième circuit situés en amont (62) et en aval (64) de ladite partie HT de l'échangeur thermique, lesdits moyens de mise en communication situés en aval (64) étant actionnés en fonction de la température dudit fluide caloporteur au niveau desdits moyens et lesdits moyens de mise en communication situés en amont (62) étant actionnés en fonction du débit du fluide caloporteur dans ledit premier circuit.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en communication dudit premier circuit audit troisième circuit situés en amont dudit échangeur thermique comportent un clapet à double effet (62) fermant ledit premier circuit (HT) et permettant le passage du fluide caloporteur dudit troisième circuit (TBT) vers ladite partie HT de l'échangeur thermique, lorsque le débit de fluide caloporteur dans ledit premier circuit est inférieur à un débit prédéterminé.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en communication dudit premier circuit audit troisième circuit situés en aval dudit échangeur thermique comportent une vanne thermostatique à double effet (64) fermant ledit premier circuit (HT) et permettant le passage du fluide caloporteur dudit premier circuit (HT) dans ledit troisième circuit (TBT) lorsque la température du fluide caloporteur au niveau de ladite vanne thermostatique (64) est inférieure à la température de fonctionnement optimal desdits moyens de stockage d'énergie électrique (18).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit deuxième circuit (BT) comporte ladite partie BT (48), une pompe (50), un onduleur (26), une machine électrique (14) et un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique (28, STT) du moteur thermique.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits premier (60) et troisième (78) circuits comportent en commun une boite de dégazage (44).
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de stockage d'énergie électrique (18) comporte au moins une batterie.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits composants électriques comportent une pompe (50), un onduleur (26), une machine électrique (14) et un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique (28) du moteur thermique.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chacune desdites parties TBT (90), HT (92) et BT (94) comporte un boîtier d'entrée (100, 102, 104) de fluide caloporteur, un radiateur (106, 108, 1 10) et un boîtier de sortie (1 12, 1 14, 1 16) du fluide caloporteur.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit premier circuit (60) pour le refroidissement du moteur thermique (10) comporte une vanne thermostatique (32) située à la sortie (30) du boîtier de sortie d'eau (12) et permet d'arrêter la circulation de fluide caloporteur dans ledit premier circuit (60, HT) lorsque la température du fluide caloporteur dans ledit boîtier de sortie d'eau (12) est inférieure à la température de fonctionnement optimal du moteur thermique.
10. Radiateur (88) dans lequel peut circuler un liquide caloporteur et destiné à équiper un véhicule hybride, caractérisé en ce qu'il comporte trois parties (90, 92, 94) séparées l'une de l'autre par une cloison (96, 98), chacune desdites parties comprenant un boîtier d'entrée (100, 102, 104) muni d'une entrée (1 18, 120, 122) de fluide caloporteur, un échangeur thermique (106, 108, 1 10) et un boîtier de sortie (1 12, 1 14, 1 16) muni d'une sortie ( 124, 126, 128) de fluide caloporteur , l'une (96) des cloisons séparant les boîtiers d'entrée (100, 102) entre deux parties adjacentes comporte un premier passage (130) et la cloison (96) séparant les boîtiers de sortie (1 12, 1 14) entre lesdites deux parties adjacentes comporte un deuxième passage (132) , des premiers moyens d'obturation (134) pouvant prendre deux positions, une position pour laquelle l'entrée (120) d'un boîtier d'entrée (102) est ouverte et ledit premier passage (130) est fermé et une autre position pour laquelle l'entrée (120) d'un boîtier d'entrée (102) est fermée et ledit premier passage (130) est ouvert, des deuxièmes moyens d'obturation (136) pouvant prendre deux positions, une position pour laquelle la sortie (126) d'un boîtier de sortie (1 14) est ouverte et ledit deuxième passage (132) est fermé et une autre position pour laquelle la sortie (126) dudit boîtier de sortie (1 14) est fermée et ledit deuxième passage (132) est ouvert.
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