EP3661798A1 - Dispositif de connexion électrique pour véhicule refroidi par un circuit de fluide caloporteur - Google Patents

Dispositif de connexion électrique pour véhicule refroidi par un circuit de fluide caloporteur

Info

Publication number
EP3661798A1
EP3661798A1 EP18779740.2A EP18779740A EP3661798A1 EP 3661798 A1 EP3661798 A1 EP 3661798A1 EP 18779740 A EP18779740 A EP 18779740A EP 3661798 A1 EP3661798 A1 EP 3661798A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
loop
connection device
heat
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18779740.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bastien Jovet
François CHARBONNELLE
Maël BRIEND
Philippe Jouanny
Samer Saab
Eric Droulez
Carlos Martins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3661798A1 publication Critical patent/EP3661798A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to the field of charging motor vehicle batteries, and in particular traction batteries for hybrid or electric motor vehicles.
  • traction batteries it is understood any energy storage device for generating a driving force of the motor vehicle.
  • the invention relates to the cooling circuit for cooling an electrical connection device, located on the vehicle, for charging such batteries.
  • the charging of a traction battery can be done by electrical connection.
  • a first way of charging the battery, called rapid charge is implemented by dedicated terminals, which are configured to deliver direct current for example.
  • a charging cord connected to the terminal is equipped with a gun type plug to connect to the vehicle connection device, such as the charging socket.
  • this type of terminal can fully charge the traction battery between 20 and 30 minutes.
  • a fast charging terminal is arranged to deliver 350 kilowatts.
  • a second way of charging the battery is implemented by a connection to a domestic electrical network outlet.
  • a charging cord comprising at its first end a mains-type plug and at its second end a gun-type plug, is intended to be connected to the vehicle connection device, such as the charging socket.
  • the charging cord also includes a transformer housing located between the two ends. This type of load generally requires 8h to 12h of connection for a full charge of the traction battery.
  • a third way of charging the battery, said recovery, is implemented during the braking and deceleration phases. Indeed, during a braking or deceleration phase, the wheels of the motor vehicle drive the electric motor of the motor vehicle in a direction of rotation to create an electric current, called recovery, used for charging the battery of traction.
  • a well-known disadvantage of the charge is that the connection between the electrical source and the battery to be charged by the vehicle releases a significant thermal power.
  • heating these elements causes a reduction in the electrical power transmitted to the battery, especially when a temperature threshold is reached.
  • the charging time of the battery is lengthened compared to the theoretical values based exclusively on the transfer of the electrical power.
  • this lengthening of the charging time is a disadvantage to overcome, particularly in the case of fast charging.
  • the prior art proposes solutions for cooling the charging terminal and / or the charge cord.
  • the document EP0823767 proposes to provide a charging cord comprising a cooling fluid channel supplied with cooling fluid from the charging terminal.
  • the prior art does not seem to propose a solution for cooling the load socket located on the vehicle and / or the connection between the charging socket located on the vehicle and the battery to be charged.
  • the subject of the present invention is a circuit for a vehicle heat transfer fluid comprising a cooling loop comprising:
  • the heat exchanger is dedicated to cooling an electrical connection device for charging a traction battery of the vehicle.
  • the heat exchanger dedicated to the cooling of the electrical connection device allows the cooling of the connection between an electrical source and the battery to be charged to the vehicle. More precisely, this cooling makes it possible to remain below the threshold temperature, thus avoiding damaging components of the connection device that surround the electrical conductors.
  • the invention provides an improvement in the transfer of electrical power to the battery and therefore a decrease in charging time.
  • the invention thus provides a solution that meets the needs of the market by providing a heat exchanger to cool for example the load socket located on the vehicle and / or the connector on the vehicle connecting an electrical source and the battery to be charged.
  • Cooling of the heat transfer fluid in this circuit is achieved by means of the radiator.
  • the radiator is exposed to an outside air flow.
  • such a circuit offers the possibility of being able to be installed on a vehicle that does not include a refrigerant circuit. According to one or more characteristics of the invention that can be taken alone or in combination, provision can be made for:
  • the radiator is disposed downstream of the heat exchanger and upstream of the pump, in a direction of circulation of the coolant in this circuit. If several heat exchangers are present on the circuit, the radiator is located downstream of all these heat exchangers and upstream of the pump.
  • the radiator is intended to be installed on the front of the vehicle. Thus the radiator is exposed to an outside air flow.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a second heat exchanger for cooling a battery of the vehicle.
  • the cooling loop comprises two heat exchangers.
  • the second heat exchanger is arranged in series of the heat exchanger dedicated to the cooling of the electrical connection device, said first heat exchanger.
  • the second heat exchanger is disposed upstream of the heat exchanger dedicated to the cooling of the electrical connection device, according to a direction of circulation of the coolant in the circuit.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a parallel branch on which is disposed one of the two heat exchangers so that the two heat exchangers are arranged in parallel with respect to each other.
  • the parallel branch supports the heat exchanger dedicated to the cooling of the electrical connection device, said first heat exchanger.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a restriction so as to balance the flow rates between branches of the circuit each supporting one of the heat exchangers.
  • this restriction is located on the parallel branch and upstream of the heat exchanger that it supports, the upstream being understood in the direction of circulation of the coolant in this circuit.
  • the invention also relates to a cooling circuit of an electrical connection device for charging a vehicle battery, comprising a first loop, called a cooling loop, in which a heat transfer fluid is intended to circulate and a second loop in which a refrigerant is intended to circulate, the second loop comprising: a compressor intended to raise a pressure of the cooling fluid,
  • a condenser located downstream of the compressor in a direction of circulation of the refrigerant in the second loop;
  • the circuit comprising a cooler intended to effect a heat transfer between the heat transfer fluid of the first loop and the refrigerant fluid of the second loop,
  • the cooling loop comprises a heat exchanger, called a heat treatment element, dedicated to the cooling of the electrical connection device.
  • the heat exchanger dedicated to the cooling of the electrical connection device allows the cooling of the connection between an electrical source and the battery to be charged to the vehicle. More precisely, this cooling makes it possible to remain below the threshold temperature, thus avoiding damaging components of the connection device that surround the electrical conductors.
  • the invention provides an improvement in the transfer of electrical power to the battery and therefore a decrease in charging time.
  • the invention thus provides a solution that meets the needs of the market by providing a heat exchanger to cool for example the load socket located on the vehicle and / or the connector on the vehicle connecting an electrical source and the battery to be charged.
  • the cooler forms an interface between the cooling loop and the second loop and that the cooling loop is arranged to cooperate with the refrigerant loop. It should be noted that the various fluids circulating in the cooler do not mix and that the heat exchange between these two fluids is by conduction. Such a circuit makes it possible to cool the connection device with the aid of the heat exchanger which is dedicated to it.
  • the at least one expansion member is located downstream of the condenser, in a direction of circulation of the refrigerant in the second loop.
  • the cooler is located downstream of an expansion member, called the second expansion member.
  • the second expansion member an expansion member
  • the cooler is disposed downstream of the condenser and upstream of the compressor, in the direction of circulation of the refrigerant.
  • the coolant is in the liquid state and at a low temperature, which makes it possible to improve the transfer of calories and to cool the coolant of the cooling loop.
  • the second loop includes a flow control valve located between the condenser and the cooler.
  • a flow control valve selectively allows to allow or prohibit the flow of refrigerant to the cooler, which has the consequence, respectively, to allow or prohibit the cooling of the electrical connection device.
  • An expansion member called the second expansion member, is located between the flow control valve and the cooler.
  • Such an expansion member makes it possible to lower the pressure of the refrigerant fluid, which has the consequence of lowering its temperature.
  • the coolant circulating in the cooler is at low temperature.
  • the second loop comprises an evaporator.
  • the evaporator is located downstream of an expansion member, called third expansion member.
  • the heat treatment element is arranged to achieve a heat exchange between the heat transfer fluid and the electrical connection device.
  • a coolant is defined as a fluid allowing a transport of calories from one point to another.
  • a heat transfer fluid is a fluid that is able to store and give up its calories. For example, it is water added with glycol.
  • heat transfer fluids are not chosen for their state changes, but for their high boiling point, demonstrating their ability to transport calories.
  • a heat transfer fluid is chosen in particular according to its physicochemical properties, such as viscosity, volume heat capacity and high boiling temperature to avoid changes in state.
  • a refrigerant fluid will be chosen for its temperature of transition from the liquid state to the gaseous state, the amount of energy required to cause this change of state and the temperature difference caused by this change of state.
  • a coolant is known by the acronym R-134A, 1234YF or R744.
  • the heat treatment element is intended to be located closer to the electrical connection device. By the terms "closer”, it is understood that the heat treatment element is located at a sufficiently close distance or in contact with the electrical connection device to achieve the heat exchange.
  • the electrical connection device comprises at least one electrical conductor for providing an electrical connection to the battery.
  • the electrical connection device comprises a charging socket having at least one electrical terminal in electrical contact with the at least one electrical conductor.
  • the electrical connection device comprises a charging cable extending from the charging socket and to the battery and comprising the at least one electrical conductor.
  • the battery is a traction battery of the vehicle.
  • the heat transfer fluid is intended to be cooled by the second loop, that is to say by a refrigerant fluid loop. More particularly, the coolant is intended to be cooled using the cooler disposed between a condenser and a compressor of the second loop.
  • the cooling loop comprises a second heat exchanger for cooling a vehicle battery. In other words, the cooling loop comprises two heat exchangers.
  • the heat treatment element dedicated to the cooling of the electrical connection device is arranged in series of the second heat exchanger. It is understood that the connection device is necessarily cooled during cooling of the battery and vice versa.
  • This embodiment has the advantage of not adding a flow control valve for the cooling of the battery with respect to the cooling of the electrical connection device.
  • the heat treatment element is disposed downstream of the second heat exchanger, in a direction of circulation of the coolant in the cooling loop.
  • the heat transfer fluid first cools the battery and the connection device.
  • the cooling loop comprises a parallel branch on which the second heat exchanger is disposed. In other words, the two heat exchangers are arranged in parallel.
  • This embodiment of the circuit makes it possible to selectively feed the heat treatment element, that is to say the first heat exchanger, or the second heat exchanger, especially when at least one flow control valve is provided on the parallel branch.
  • the cooling loop comprises a parallel branch on which the heat treatment element is disposed.
  • the two heat exchangers are arranged in parallel.
  • This embodiment of the circuit makes it possible to selectively feed the heat treatment element, that is to say the first heat exchanger, or the second heat exchanger, especially when at least one flow control valve is provided on the parallel branch.
  • branch branch has the advantage of being able to adapt to already existing battery cooling circuits. Thus, the manufacture of such a circuit is facilitated.
  • the cooling loop includes a radiator.
  • the presence of this radiator improves the cooling of the coolant and thus improve the cooling of the connection device.
  • the radiator is intended to be installed on the front of the vehicle. Thus the radiator is exposed to an outside air flow.
  • the radiator is arranged in parallel with the cooler.
  • the radiator is located on an additional channel extending across the chiller.
  • the additional channel forms a node downstream of the heat treatment element and forms a node upstream of the pump, the upstream and the downstream extending along a direction of circulation of the coolant in the first loop.
  • the cooling loop comprises a pump for circulating the heat transfer fluid. This pump ensures the circulation of heat transfer fluid along the cooling loop.
  • the cooling loop comprises a three-way valve located downstream of the heat exchanger, in a direction of circulation of the coolant in the cooling loop.
  • This three-way valve allows the circulation of heat transfer fluid either to the radiator or to the cooler, in particular according to a temperature of the outside air flow or an electronic control.
  • the cooling loop comprises a three-way valve located downstream of the heat treatment element, according to a direction of circulation of the coolant in the cooling loop.
  • the cooling loop comprises a three-way valve located downstream of the second heat exchanger, according to a direction of circulation of the coolant in the cooling loop.
  • the cooler On the second loop, the cooler is disposed on a branch, said cooler branch, parallel to a branch, said air conditioning branch, supporting an evaporator.
  • the cooler can be supplied with refrigerant independently of the air conditioning branch and vice versa. It can also be expected to feed the two branches simultaneously. In this case, an element regulating the flow rates can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a motor vehicle comprising an electrical connection device according to the present invention for charging a battery, the motor vehicle being connected to an external electrical source
  • FIGS. 2 to 4 are schematic representations of three exemplary embodiments of a heat transfer fluid circuit for cooling the electrical connection device according to the invention
  • FIGS. 5 to 8 are diagrammatic representations of four exemplary embodiments of a coolant circuit operating with a refrigerant circuit, according to the present invention, equipped with a cooling branch comprising a heat exchanger dedicated to cooling. the electrical connection device fitted to the motor vehicle,
  • FIG. 9 is a schematic representation of a fifth embodiment of a heat transfer fluid circuit operating with a refrigerant circuit, according to the present invention, wherein a radiator has been provided.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 2, for example of all-electric or hybrid type, connected to an electrical source 15, to recharge a battery.
  • the electrical source 15 can recharge a traction battery 3 of the motor vehicle 2.
  • traction batteries it is understood any energy storage device for generating a driving force of the motor vehicle.
  • the electrical connection device 10 To transfer electricity supplied by the electrical source 15 to the motor vehicle 2, and in particular to the traction battery 3, the latter comprises an electrical connection device 10.
  • the electrical source 15 is here a fast charging terminal delivering substantially 350 kilowatts (kW).
  • the electrical source 15 could also be a domestic electrical network socket allowing a normal charge of the traction battery 3.
  • the electrical connection device 10 is an integral part of the motor vehicle 2. This means that the electrical connection device 10 is located on the vehicle 2, that is to say that even in rolling condition, the electrical connection device 10 is part of the vehicle 2.
  • the electrical connection device 10 comprises a charging socket 12 located on an accessible part of the vehicle 2, and on which a user can connect a charging cord 16 electrically connected to the electrical source 15.
  • the charging plug 12 makes it possible to connect the traction battery 3 of the vehicle to be charged to the charging cord 16, electrically connected to the electrical source 15, the charging cord 16 not being part of the electrical connection device 10.
  • the charging plug 12 is electrically connected to the traction battery 3.
  • the electrical connection device 10 also comprises at least one charging cable 13 extending between the traction battery 3 and the charging socket 12. It should be noted that to provide an electrical connection between these different elements, the electrical connection device 10 comprises at least one electrical conductor 11 extending between the charging plug 12 and the traction battery. 3.
  • the electrical conductor 11 is present in the charging socket 12, in the form of electrical terminals, then continues in the form of the charging cable 13, to the traction battery 3.
  • Such an electrical conductor 11 allows transfer the electrical energy to the traction battery 3. More precisely, the electrical conductor 11 comprises a first part intended to be connected to the positive terminal of the this electric 15, via one of the electrical terminals, and a second part intended to be connected to the negative terminal of the electrical source 15, via another of the electrical terminals.
  • connection device 10 comprises a transformation box 110 for processing the electric current directed towards the traction battery 3.
  • the electrical connection device 10 is equipped with a heat exchanger for cooperating with a cooling source from the motor vehicle 2.
  • this heat exchanger is also called element in which the cooling source corresponds to a circuit 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 comprising a cooling loop 800, in which: a heat transfer fluid 750 circulates and which, according to the exemplary embodiments, collaborates or not with a loop 805 refrigerant fluid nt.
  • the coolant 750 is for example cooling water.
  • the cooling loop 800 intended to be borrowed by the coolant 750, comprises the heat exchanger dedicated to the cooling of the electrical connection device 10, called the heat treatment element 900. It is then understood that the heat treatment element 900 forms an interface between the electrical connection device 10 and the cooling loop 800.
  • the heat treatment element 900 is in the form of a thermally conductive pipe, in which the heat transfer fluid 750 is intended to circulate to low temperature.
  • the heat treatment element 900 is dedicated to partial or total cooling of the electrical connection device 10.
  • the heat treatment element 900 can be in various forms.
  • the thermally conductive pipe extends around, inside or along the charging plug 12, only.
  • the thermally conductive duct extends as close as possible to the electrical terminals of the charging socket 12. Closely is meant in a manner sufficiently close for heat exchange to occur between the heat treatment element 900 and the electrical terminals.
  • thermally conductive pipe is an integral part of the electrical connection device 10, in particular via the treatment element
  • the thermally conductive pipe is designed to cooperate with the heat transfer fluid cooling loop 750.
  • the thermally conductive pipe extends along, around or inside the charging cable 13, only and as close to this one. Closest is meant in a sufficiently close manner for there to be heat exchange between the heat treatment element 900 and the electrical terminals.
  • the thermally conductive conduit extends along, around, and / or inside the charging cable 13, around, to the inside and / or along the charging plug 12. It may also be provided to cool the transformation box 110.
  • circuits 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 will now be described in relation to FIGS. 2 to 9.
  • circuits 1002, 1003, 1004 comprising a single heat transfer fluid loop 750, as will be described in connection with FIGS. 2 to 4 and circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 in which the heat transfer fluid loop 750 operates with a loop 805 of coolant 700, such as that will be described in connection with Figures 5 to 9.
  • FIGS. 2 to 4 show heat transfer fluid circuits 1002, 1003, 1004, each comprising successively a pump 250, the heat treatment element 900 dedicated to cooling the connection device 10 and a radiator 350.
  • these circuits 1003, 1004 may also be equipped with a heat exchanger dedicated to cooling the traction battery 3, as will be described later.
  • circuits 1002, 1003, 1004 comprise a first channel 831 connecting the pump 250 to at least one of the heat exchangers 100, 900 and at least one of the heat exchangers 100, 900 is connected to the radiator 350 to the Using a second channel 832.
  • the radiator 350 is then connected to the pump 250 by a return channel 833. It should be noted that the pump 250 ensures the circulation of heat transfer fluid 750 along the cooling loop 800 .
  • the radiator 350 is preferably placed on the front face of the motor vehicle 2 in order to be exposed to an outside air flow E. More particularly, this radiator 350 enables the coolant 750 circulating therein to be cooled in order to exchange calories with the outside air flow E passing through the radiator 350.
  • FIG. 2 illustrates the circuit 1002 in which the cooling loop 800 is exclusively dedicated to the cooling of the electrical connection device 10.
  • the coolant 750 is cooled in the radiator 350 and is then sent into the heat treatment element 900, using the pump 250.
  • the heat transfer fluid 750 exchanges calories with the electrical connection device 10, in order to cool and reduce the charging time. After the exchange of calories, the coolant 750 is cooled again through the radiator 350.
  • the pump 250 may be located at any point in the circuit 1002.
  • the circuit 1003, 1004 comprises a heat exchanger dedicated to the cooling of the traction battery 3, this heat exchanger being referred to as an additional heat exchanger 100 in the following description. Because of the presence of the heat treatment element 900 already constituting a heat exchanger. These two embodiments are particularly suitable for cooling traction batteries 3 which can generally reach 60 ° C.
  • Such an additional heat exchanger 100 is, on the one hand, arranged as close as possible to the traction battery 3, forming for example a support for it, and on the other hand configured to circulate the coolant 750, by being provided with circulation tubes for example.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment, in which the heat exchangers 100,
  • additional heat exchanger 100 dedicated to the cooling of the traction battery 3 is arranged upstream of the heat treatment element 900 dedicated to the cooling of the connection device 10.
  • These two heat exchangers 100, 900 are connected to each other by a connecting channel 834.
  • This arrangement of the heat exchangers 100, 900 relative to one another makes it possible to optimize the efficiency of the heat exchanger. the additional heat exchanger 100 making sure that the coolant 750 therethrough is the coldest possible. Indeed, the average temperature of the electrical connection device 10 is significantly higher than the average temperature of the traction battery 3, it is more advisable to place them in this order.
  • the heat treatment element 900 dedicated to the cooling of the connection device 10 is disposed upstream of the additional heat exchanger 100, in the direction of the heat transfer fluid 750 in the circuit 1003.
  • the heat transfer fluid circuit 1004 comprises the thermal treatment element 900 dedicated to the cooling of the connection device 10 arranged in parallel with the additional heat exchanger 100 dedicated to the cooling of the heat exchanger.
  • the traction battery 3. More particularly, this circuit 1004 comprises a parallel branch 835 forming nodes 836, 837 with the first channel 831 and the second channel 832. More specifically, the parallel branch 835 forms nodes 836, 837 on the other hand. else of the additional heat exchanger 100 dedicated to the cooling of the traction battery 3 which is disposed here on the first branch 831 of the circuit 1004.
  • This parallel branch 835 comprises the heat treatment element 900 dedicated to cooling of the connection device 10.
  • the parallel branch 835 comprises a restriction 72 located upstream of the heat treatment element 900, in the direction of the coolant 750 along the parallel branch 835.
  • This restriction 62 distributes the heat transfer fluid flow 750 between the two heat exchangers 100, 900, in particular as a function of the heat generated by the connection device 10 and / or the traction battery 3.
  • the restriction 72 is replaced by a flow control valve regulating the flow of heat transfer fluid 750 in this parallel branch 835.
  • 100, 900 can be reversed on the heat transfer fluid circuit 1004.
  • an additional flow control valve installed between the node 836 and the heat treatment element 900 can be provided, so that the cooling can be deactivated. of the connection device 10, especially in rolling condition.
  • Circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 will now be described in which the coolant 750 is cooled by means of a loop 805 of coolant 700. It is then understood that the circuits 1002, 1003, 1004, previously described, offer the possibility of being able to be installed on vehicles not including a refrigerant circuit 700.
  • the coolant loop 750 operates with the refrigerant loop 805 700
  • the latter comprises a compressor 200, at least one condenser 300, 301, at least one expansion member 401, 402, 403, at least one internal evaporator and a heat treatment element 900.
  • the refrigerant fluid 700 flows successively through these elements forming a closed circuit.
  • the names upstream and downstream will be used with reference to the flow direction of the coolant or heat transfer fluid, as the case may be, within the circuit 1005, 1006, 1007, 1008, 1009.
  • the compressor 200 is connected to an internal condenser 301 via a channel 819 in which the coolant 700 circulates at high pressure, and therefore at a high temperature.
  • This internal condenser 301 is located in a ventilation, heating and / or air conditioning system which operates in cooperation with the circuit 1005, 1006, 1007, 1008, 1009.
  • the internal condenser 301 is selectively traversed by a flow of air A or not, using a closure device 31. It should be noted that the name "internal" means an element located inside the ventilation system, heating and / or air conditioning.
  • the refrigerant 700 exchanges heat with this air flow A and is found in a different state at the output of the internal condenser 301.
  • the shutter device 31 prevents the flow of air A to pass through the internal condenser 301, the coolant 700 does not exchange calories and does not change state when it passes through the internal condenser 301.
  • the refrigerant passes through a channel 803 on which a flow control valve 61, called the first valve 61, or a channel 820 on which is disposed a detent, called the first detent member 401.
  • the refrigerant 700 is directed to a heat exchanger 36 that can be used as a condenser 300 or as an evaporator 600, depending on the state of the cooling fluid 700.
  • This heat exchanger 36 is located on the front face of the motor vehicle 2, so as to be exposed to an outside air flow E.
  • the refrigerant 700 takes a channel 801 to a bifurcation 808.
  • the cooling fluid 700 is intended to take one or more branches arranged in parallel before reaching the compressor 200 again.
  • branches arranged in parallel there is a first branch 806, called a branch return 806, on which only a flow control valve, called the second flow control valve 62, is disposed, and a second branch 804, called air conditioning, on which at least one internal evaporator is provided.
  • the internal evaporator is located in the ventilation, heating and / or air conditioning system and is exposed to an air flow A.
  • the air conditioning branch 804 forms a first node 811 with the channel 801 coming out of the exchanger thermal 36 and a second node 812 with a channel 816 leading to a battery 500.
  • the return branch 806 originates at the bifurcation 808 and forms a node, called the third node 813, with the channel 816 leading to the accumulator 500.
  • cooler branch 802 on which at least one cooler 650 is provided. It should be noted that the chill branch 802 forms a node, called the fourth node 814, with the channel 801 coming out of the heat exchanger 36 and another node, called the fifth node 815, with the channel 816 leading to the accumulator 500 .
  • the cooling fluid 700 is conveyed in the channel 816 leading to the accumulator 500.
  • This accumulator 500 makes it possible to ensure that only the gaseous phase of the cooling fluid 700 is directed towards the compressor 200, via a channel 818 connecting the accumulator 500 to the compressor 200.
  • the coolant 700 flowing in the channel 816 closing the circuit is at low pressure, as is the channel 818, located downstream of the channel 816 and 818 upstream of the compressor.
  • these channels 816, 818 may be designated by the terms "low pressure channels" of the circuit.
  • the coolant 700 at the outlet of the cooler 650 is admitted in essentially gaseous form into the compressor 200.
  • the refrigerant 700 which has undergone compression, is in the form of a gas whose pressure and temperature have increased.
  • all these circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 comprise the cooling loop 800 on which the heat treatment element 900 is provided and in which the heat transfer fluid 750 circulates. It should be noted that this cooling loop 800 may be equipped with a pump 250 for circulating the heat transfer fluid 750, as described above.
  • the cooling loop 800 comprises a first channel 821 connecting the cooler 650 to the pump 250, then a second channel 822 connecting the pump 250 to the heat treatment element 900 and finally a third channel 823 connecting the heat treatment element 900 to the cooler 650.
  • the heat transfer fluid 750 flows successively in these three channels 821, 822, 823.
  • FIG. 5 schematically represents a first exemplary embodiment of a circuit 1005 in which the heat transfer fluid cooling loop 750 cooperates with the refrigerant fluid loop 805 and with the ventilation, heating and / or cooling system. or air conditioning of a passenger compartment of the motor vehicle 2.
  • the refrigerating fluid 700 at the outlet of the compressor 200, is admitted into a heat exchanger 36 that can be as well condenser 300 as evap orator 600 depending on the state in which the coolant 700 circulates within this heat exchanger 36.
  • this heat exchanger 36 is located on the front of the vehicle so as to be exposed to an outside air flow E.
  • this heat exchanger 36 behaves like a condenser 300, in which it undergoes a first phase change and transforms into a liquid. During this phase change, the pressure of the cooling fluid 700 remains constant and its temperature decreases, the refrigerant 700 yielding part of its heat to an outside air flow E through the condenser 300.
  • the circuit 1005 includes an internal condenser 301, which in this mode of operation in air conditioning, is not used. Indeed, it can be seen that the closure device 31, such as a shutter, is in the closed position so as to prohibit any exchange with a flow of air A through the ventilation, heating, and / or air conditioning. Therefore, the coolant 700 passes through this internal condenser 301 without undergoing transformation.
  • the first expansion member 401 located on the channel 820, at the output of this internal condenser 301 is not used in this mode of operation in air conditioning and the refrigerant 700 takes the channel 803 to reach heat exchanger 36 operating in condenser 300.
  • a part of the coolant 700 is routed to the air conditioning branch 804 supporting the internal evaporator and another part to the cooler branch 802.
  • the coolant 700 essentially in form liquid at the outlet of the condenser 300, is then conveyed to an expansion member 402, called the second expansion member 402, located on the cooler branch 802 and an expansion member 403, called the third expansion member 403, located on the branch air conditioning 804 supporting the internal evaporator.
  • the second expansion member 402 is disposed upstream of the cooler 650 and that the third expansion member 403 is disposed upstream of the internal evaporator.
  • the relaxation undergone in the relaxation member 403 makes it possible to lower Suddenly the pressure of the refrigerant 700 which results in a liquid refrigerant fluid 700 at low temperature.
  • a single expansion member located on a portion of the channel 801, between the first node 811 and the bifurcation 808 distributing the coolant 700 to the different parallel branches 802 , 804, 806 of circuit 1005 previously described. It is notable that according to the mode of operation in cooling the return branch 806, is not used.
  • the second flow control valve 62 located on this return branch 806 is in the closed position so as to prevent any liquid refrigerant passage 700, in the direction of the compressor 200.
  • the portion of the coolant 700 supplied to the internal evaporator exchanges heat with a flow of air A through the internal evaporator.
  • This air flow A circulating in the ventilation system, heating and / or air conditioning, is cooled and is sent to the passenger compartment of the vehicle.
  • the coolant 750 at low temperature is driven to the heat treatment element 900 previously described, using the pump 250.
  • the heat transfer fluid 750 allows to cool a part or all of the electrical connection device 10. It is understood from this first example of implementation, that the passenger compartment of the motor vehicle 2 is air-conditioned during the cooling of the electrical connection device 10.
  • such an implementation example also allows a pre-conditioning of the passenger compartment of the motor vehicle 2, that is to say before the user uses it.
  • a flow control valve called the third flow control valve 63
  • the third flow control valve 63 is disposed on the air conditioning branch 804, upstream of the internal evaporator in the direction of circulation of the coolant 700 in the air-conditioning branch 804.
  • this third flow control valve 63 is in the closed position, it makes it possible to convey all of the coolant 700 to the cooler branch 802.
  • the entire coolant 700 is used to exchange calories with heat transfer fluid 750.
  • the third flow control valve 63 is located upstream of the third expansion member 403, which is located on the air conditioning branch 804, according to the flow direction of the refrigerant 700 in this air conditioning branch 804.
  • the third flow control valve 63 is located upstream or downstream of the third expansion member 403, it should be noted that it avoids the expansion of the cooling fluid 700 when it is in a position prohibiting the circulation of the refrigerant 700 in the air conditioning branch 804.
  • this second example of implementation makes it possible not to cool the passenger compartment of the motor vehicle 2 during the cooling of the electrical connection device 10, which allows to dedicate the heat output of the circuit 1005 to the cooling of the electrical connection device 10.
  • the cooler branch 802 is equipped with a flow control valve, called the fourth flow control valve 64 to deactivate the cooling of the electrical connection device 10. In fact, during the taxi of the motor vehicle 2, or during a start-up phase, it is not necessary to cool the electrical connection device 10.
  • the fourth flow control valve 64 is situated upstream of the second expansion member 402, which is situated on the cooler branch 802, in the direction of circulation of the coolant 700 in this cooler branch 802.
  • the fourth flow control valve 64 is located upstream or downstream of the second expansion member 402, it should be noted that it avoids the expansion of the cooling fluid 700 when it is in a position preventing the circulation of the coolant 700 in the cooler branch 802.
  • the coolant 700 undergoes a new phase change by turning into gas. It is then rerouted to the compressor 200 to undergo a new cycle.
  • the circuit 1005 is advantageously equipped with the accumulator 500 located directly upstream of the compressor 200.
  • a battery 500 can be provided. on the circuit 1005 between the internal evaporator and the compressor 200 or between the cooler 650 and the compressor 200, so that the compressor 200 only compresses refrigerant 700 in exclusively gaseous form.
  • the refrigerant fluid 700 in the gaseous form at high pressure and high temperature, at the outlet of the compressor 200, is admitted into the internal condenser 301, which according to this mode of operation is active.
  • the shutter device 31 is in the open position, as shown by dotted lines in FIGS. 5 to 9, so that the internal condenser 301 is exposed to an air flow A passing through the installation ventilation, heating and / or air conditioning to be sent towards the passenger compartment of the vehicle 2.
  • the refrigerant 700 gives calories to the air flow A through the internal condenser 301, so as to provide a hot air flow towards the passenger compartment.
  • the coolant 700 undergoes a first phase change and transforms into a liquid.
  • the pressure of the cooling fluid 700 remains constant and its temperature decreases, the coolant 700 yielding part of its heat to the flow of air A through the internal condenser 301.
  • the coolant 700 essentially in liquid form at the outlet of the internal condenser 301, is then conveyed into the first expansion member 401, with the passage to the channel 803 closed by the first flow control valve 61.
  • the refrigerant 700 then undergoes a relaxation to lower its pressure which results in obtaining a coolant 700 in the liquid state and at low temperature.
  • the coolant 700 is then conveyed to the heat exchanger 36.
  • the coolant 700 being here in liquid form, this heat exchanger 36 behaves like an evaporator 600, in which the coolant 700 exchanges its heat with a surrounding medium. heat exchanger 36 and in particular with the outside air flow E.
  • the heat pump mode of the circuit 1005 is generally used when the external medium is cold, so that the cooling fluid 700, although becoming gaseous, remains at low temperature at the outlet of the heat exchanger 36.
  • a part of the coolant 700, at the outlet of the heat exchanger 36 is conveyed to the cooler branch 802 which supplies the cooler 650.
  • the other part of the fluid Refrigerant 700 is routed directly to the compressor 200 via the return branch 806, the second flow control valve 62 in the open position.
  • the heat transfer fluid 750 is at low temperature and is then driven to the heat treatment element 900 dedicated to the cooling of the electrical connection device 10 with the aid of the pump 250.
  • the heat transfer fluid 750 allows to cool some or all of the electrical connection device 10.
  • the coolant 700 is then rerouted to the compressor 200 for a new cycle.
  • the second flow control valve 62 located on the return branch 806 is in the closed position.
  • the totality of the cooling fluid 700, at the outlet of the heat exchanger 36, is conveyed to the cooler branch 802 to ensure a better heat exchange with the coolant 750 and thus with the connection device 10.
  • the cooler branch 802 is equipped with the fourth flow control valve 64 for interrupting the cooling of the electrical connection device 10.
  • the coolant 700 at the outlet of the heat exchanger 36 is directly routed to the compressor 200 by the return branch 806 whose second valve of flow control 62 is in the open position.
  • access to the internal evaporator located on the air conditioning branch 804 is deactivated by positioning the third flow control valve 63 located on this branch 804 in the closed position.
  • the third flow control valve 63 is placed in the open position so as to capture the humidity of the flow of air A circulating in the ventilation, heating system and / or air conditioning before its heating by the internal condenser 301.
  • the internal condenser 301 is disposed downstream of the internal evaporator.
  • the ventilation, heating and / or air conditioning system with which the circuit 1005 cooperates, and the circuit 1005 itself include two-way valves, three-way valves and one or more shut-off devices 31.
  • the circuit 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 is also arranged to cool the traction battery 3 of the motor vehicle 2.
  • said additional heat exchanger 100 is provided on the circuit, like this will be described in connection with FIGS. 6 to 8.
  • Such an additional heat exchanger 100 is, on the one hand, arranged as close as possible to the traction battery 3, forming for example a support for it, and on the other hand configured to circulate the coolant 750, by being provided with circulation tubes for example.
  • this second circuit example 1006 is identical in all respects to the circuit 1005 illustrated in FIG. 5, except for the presence of additional heat exchanger 100 dedicated to cooling the traction battery 3 of the a vehicle which is disposed on the cooling loop 800 of the circuit 1005.
  • the cooling loop 800 in which the heat transfer fluid 750 circulates, comprises two heat exchangers 100, 900 arranged one after the the other on this 800 loop.
  • the additional heat exchanger 100 is installed in series with the heat treatment element 900, in the cooling loop 800.
  • a channel 824 then connects the outlet of the additional heat exchanger 100 to the heat exchanger 100. the inlet of the heat treatment element 900.
  • the additional heat exchanger 100 is located upstream of the heat treatment element 900, in the direction of circulation of the heat transfer fluid 750 in the cooling loop 800.
  • the traction battery 3 is cooled before the electrical connection device 10 is cooled.
  • This embodiment has the advantage of not having to add additional elements for the cooling of the traction battery 3 with respect to the circuit 1005 illustrated in FIG.
  • this circuit 1006 lies in the optimization of the life of the compressor 200. Indeed, during the charging of the traction battery 3, the average temperature of the electrical connection device 10 is clearly greater than the average temperature of the traction battery 3. Therefore, placing the cooling of the electrical connection device 10 downstream of the cooling of the traction battery 3 makes it possible to increase the average temperature of the heat transfer fluid 750 at the end of cooling which has the effect of optimizing the vaporization of the refrigerant 700 in the cooler 650. Thus, the gaseous portion of the coolant 700 towards the compressor 200 is maximized, which limits the risk of to damage the compressor with a potential liquid portion of the coolant 700. In addition, this improves the efficiency of the additional heat exchanger 100 by ensuring that the heat transfer fluid 750 circulating in it is the coldest possible.
  • this third example of circuit 1007 is in all respects identical to the circuit 1005 illustrated in FIG. the presence of the additional heat exchanger 100 dedicated to the cooling of the traction battery 3.
  • the additional heat exchanger 100 is here arranged in parallel with the heat treatment element 900.
  • the cooling loop 800 includes a fourth channel
  • the cooling loop 800 comprises a parallel channel 850 forming a bypass of the heat treatment element 900.
  • the parallel channel 850 forms a node, called the sixth node 826, with the second channel 822 of the heat-treatment loop.
  • the sixth node 826 is located upstream of the heat treatment element 900.
  • the parallel channel 850 forms another node, called the seventh node 827, with the third channel 23 of the cooling loop 800.
  • the seventh node 827 is located downstream of the heat treatment element 900.
  • the parallel channel 850 forms two nodes 826, 827 on the cooling loop 800, both arranged on either side of the heat treatment element 900.
  • the parallel channel 850 is disposed downstream of the pump 250 and upstream of the cooler 650, according to the direction of circulation of the coolant 750 in the cooling loop 800. It should be noted that to control a circulation of the coolant 750 in the parallel channel 850, it is equipped with a control valve of the flow rate, called the fifth flow control valve 65. According to an alternative embodiment, the fifth flow control valve 65 disposed on the parallel channel 850 is replaced by a restriction, such as a calibrated orifice, which makes it possible to balance the flow rates between the second channel 822 supporting the heat treatment element 900 and the parallel channel 850.
  • an additional flow control valve is installed between the node 826 and the heat treatment element 900, so as to be able to deactivate the cooling of the connection device 10, in particular under rolling conditions.
  • a fourth example of circuit 1008 illustrated in FIG. 8 is in all respects identical to the circuit 1007 illustrated in FIG. 7, except that the position of the thermal treatment element 900 and the additional heat exchanger 100 dedicated cooling the traction battery 3 on the cooling loop 800 have been reversed.
  • the circuit 1008 shows that the cooling loop 800 comprises a second channel 822 connected to the additional heat exchanger 100 and a parallel channel 850 forming nodes 826, 827 at the terminals of the heat exchanger. additional heat 100, the parallel channel 850 comprising the heat treatment element 900.
  • the parallel channel 850 In order to control the circulation of heat transfer fluid 750 in the parallel channel 850, the latter is equipped with a flow control valve, called the sixth control valve In the same manner as previously described, the parallel channel 850 may be equipped with a restriction to replace the sixth flow control valve 66.
  • the main advantage of this circuit 1008 lies in the possibility of being able to connect the parallel channel 850, which is here dedicated to the cooling of the electrical connection device 10, on a cooling loop 800 of the traction battery 3 existing on the motor vehicle 2 , while offering the possibility of deactivating the cooling of the connection device 10 with respect to the cooling of the traction battery 3.
  • a radiator 350 can be added to the cooling loop 800, as shown in FIG. Figure 9.
  • This radiator 350 is advantageously located on the front face of the vehicle 2 in order to be exposed to an outside air flow E.
  • the fifth example circuit 1009, illustrated in FIG. 9, shows the integration of this radiator 350, in addition to the cooler 650 on the cooling loop 800.
  • the refrigerant loop 700 is identical to the circuits previously described.
  • the integration of the radiator 350 could have been illustrated on any other cooling loop 800 such as that integrated on the circuits 1006, 1007, 1008 previously described. In this case, the connection of the radiator 350 would be exactly the same as that shown in FIG. 9.
  • the latter in order to integrate both the radiator 350 and the chiller 650 on the cooling loop 800, the latter includes an additional channel 825, on which the radiator 350 is disposed.
  • This additional channel 825 starts at a node, called the eighth node 828, formed with the first channel 821 of the cooling loop 800 and terminates at another node, called the ninth node 829, formed with the third channel 823 of the cooling loop 800.
  • the eighth node 828 is located upstream of the pump 250 and the ninth node 829 is located downstream of the heat treatment element 900 dedicated to the cooling of the connection device 10.
  • the additional channel 825 is connected across the chiller 650.
  • the radiator 350 is arranged in parallel with the chiller 650.
  • a three-way valve 61 equips the ninth node 829.
  • this three-way valve 61 is disposed at the intersection of the additional channel 825 and the third channel 823 located at the outlet of the heat treatment element 900.
  • Three-way valve 61 makes it possible to control the circulation of the coolant 750 from the heat treatment element 900 either to the radiator 350 or to the cooler 650, depending on the temperature of the outside air flow E.
  • the three-way valve 61 can be driven electronically.
  • the three-way valve 61 allows the coolant 750 to flow to the radiator 350 so that the outside air flow E, passing through the radiator 350, cools the heat transfer fluid 750.
  • the heat transfer fluid 750 is then redirected to the heat treatment element 900 dedicated to the cooling of the connection device 10 by means of the pump 250.
  • the three-way valve 61 prohibits the coolant 750 to flow to the radiator 350 and allows it to flow to the chiller 650, or any other cooling means heat transfer fluid, so that the heat transfer fluid 750 is cooled by the refrigerant 700, or any other fluid.
  • the coolant 750 is then redirected to the heat treatment element 900 dedicated to the cooling of the connection device 10 by means of the pump 250.
  • the invention makes it possible to perform a heat exchange to improve the transfer of heat transfer. the electrical power to the battery of a motor vehicle 2.
  • this invention allows easy integration to a motor vehicle 2, in which congestion constraints are strong.
  • this invention allows easy integration to a motor vehicle 2, in which congestion constraints are strong.
  • this invention allows easy integration to a motor vehicle 2, in which congestion constraints are strong.
  • this invention allows easy integration to a motor vehicle 2, in which congestion constraints are strong.
  • this circuits contribute to improving the battery life.
  • the invention can not however be limited to the means and configurations described and illustrated, and it also applies to any means, or all configurations, equivalent (e) s and all combinations of such means and / or configurations. Indeed, if the invention has been described and illustrated according to different embodiments implementing each separately a particular arrangement, it is obvious that these presented arrangements can be combined without damaging the invention.

Abstract

L'invention porte sur un circuit (1002) d'un fluide caloporteur (750) de véhicule comprenant une boucle de refroidissement (800) comportant : - une pompe (250) destinée à mettre en circulation le fluide caloporteur (750) dans le circuit (1002), - un radiateur (350) destiné à être exposé à un flux d'air (E), - un échangeur de chaleur (900), caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (900) est dédié au refroidissement d'un dispositif de connexion électrique (10) destiné à une charge d'une batterie de traction du véhicule.

Description

DISPOSITIF DE CONNEXION ELECTRIQUE POUR VEHICULE REFROIDI PAR UN
CIRCUIT DE FLUIDE CALOPORTEUR
La présente invention se rapporte au domaine de la charge de batteries de véhicule automobile, et notamment des batteries de traction pour les véhicules automobiles de type hybride ou électrique. Par batteries de traction, il est entendu tout dispositif de stockage d'énergie permettant de générer une force motrice du véhicule automobile. L'invention a pour objet le circuit de refroidissement destiné au refroidissement d'un dispositif de connexion électrique, situé sur le véhicule, permettant la charge de telles batteries.
La charge d'une batterie de traction peut se faire par branchement électrique. Une première façon de charger la batterie, appelée de charge rapide, est mise en œuvre par des bornes dédiées, qui sont configurées pour délivrer du courant continu par exemple. Pour cela, un cordon de charge relié à la borne est équipé d'une fiche de type pistolet à brancher sur le dispositif de connexion du véhicule, tel que la prise de charge. Par exemple en délivrant un courant continu pouvant atteindre 400 Ampères, ce type de borne permet de charger complètement la batterie de traction entre 20 et 30 minutes. Généralement, une telle borne de charge rapide est agencée pour délivrer 350 kilowatts.
Une deuxième façon de charger la batterie, dite de charge normale, est mise en œuvre par un branchement sur une prise de réseau électrique domestique. Pour cela, un cordon de charge comprenant à sa première extrémité une fiche de type secteur et à sa seconde extrémité une fiche de type pistolet, est destiné à être branché sur le dispositif de connexion du véhicule, tel que la prise de charge. Le cordon de charge comprend aussi un boîtier de transformation situé entre les deux extrémités. Ce type de charge, nécessite généralement 8h à 12h de branchement pour une charge complète de la batterie de traction.
Une troisième façon de charger la batterie, dite de récupération, est mise en œuvre lors des phases de freinage et de décélération. En effet, lors d'une phase de freinage ou de décélération, les roues du véhicule automobile entraînent le moteur électrique du véhicule automobile selon un sens de rotation permettant de créer un courant électrique, dit de récupération, utilisé pour la charge de la batterie de traction.
Un inconvénient bien connu de la charge, qu'elle soit de type charge rapide, charge normale, est que la connexion entre la source électrique et la batterie à charger du véhicule dégage une puissance thermique importante. Or, échauffement de ces éléments provoque une réduction de la puissance électrique transmise à la batterie, notamment lorsqu'une température seuil est atteinte. Ainsi, lorsque échauffement atteint cette température seuil, la durée de charge de la batterie se trouve allongée par rapport aux valeurs théoriques basées exclusivement sur le transfert de la puissance électrique. Or, compte tenu des besoins du marché, cet allongement de la durée de charge représente un inconvénient à surmonter, en particulier dans le cas de la charge rapide.
Pour cela, l'art antérieur propose des solutions pour refroidir la borne de charge et/ou le cordon de charge. Par exemple, le document EP0823767 se propose de fournir un cordon de charge comprenant un canal de fluide de refroidissement alimenté en fluide de refroidissement provenant de la borne de charge. Toutefois, l'art antérieur ne semble pas proposer de solution visant à refroidir la prise de charge située sur le véhicule et/ou la connectique reliant la prise de charge située sur le véhicule et la batterie à charger.
Dans ce contexte la présente invention a pour objet un circuit d'un fluide caloporteur de véhicule comprenant une boucle de refroidissement comportant :
- une pompe destinée à mettre en circulation le fluide caloporteur dans le circuit,
- un radiateur destiné à être exposé à un flux d'air,
- un échangeur de chaleur,
caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est dédié au refroidissement d'un dispositif de connexion électrique destiné à une charge d'une batterie de traction du véhicule. L'échangeur de chaleur dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique permet le refroidissement de la connexion entre une source électrique et la batterie à charger du véhicule. Plus précisément, ce refroidissement permet de rester en dessous de la température seuil, évitant ainsi d'endommager des composants du dispositif de connexion qui entourent les conducteurs électriques. In fine, l'invention assure une amélioration du transfert de la puissance électrique vers la batterie et par conséquent une diminution du temps de charge.
L'invention apporte ainsi une solution respectant les besoins du marché en proposant un échangeur de chaleur visant à refroidir par exemple la prise de charge située sur le véhicule et/ou la connectique située sur le véhicule reliant une source électrique et la batterie à charger.
Le refroidissement du fluide caloporteur dans ce circuit est réalisé à l'aide du radiateur. De préférence, le radiateur est exposé à un flux d'air extérieur.
De plus, un tel circuit offre la possibilité de pouvoir être installé sur un véhicule ne comprenant pas de circuit de fluide réfrigérant. Selon une ou plusieurs caractéristique(s) de l'invention pouvant être prise(s) seule(s) ou en combinaison, on pourra prévoir que :
- Le radiateur est disposé en aval de l'échangeur de chaleur et en amont de la pompe, selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans ce circuit. Si plusieurs échangeurs de chaleur sont présents sur le circuit, le radiateur est situé en aval de tous ces échangeurs de chaleur et en amont de la pompe.
- Le radiateur est destiné à être installé en face avant du véhicule. Ainsi le radiateur est exposé à un flux d'air extérieur.
- Le circuit de fluide caloporteur comprend un deuxième échangeur de chaleur destiné à un refroidissement d'une batterie du véhicule. En d'autres termes, la boucle de refroidissement comprend deux échangeurs de chaleur.
- Le deuxième échangeur de chaleur est disposé en série de l'échangeur de chaleur dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique, dit premier échangeur de chaleur.
- Le deuxième échangeur de chaleur est disposé en amont de l'échangeur de chaleur dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique, selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans le circuit.
- Le circuit de fluide caloporteur comprend une branche parallèle sur laquelle est disposé un des deux échangeurs de chaleur de manière à ce que les deux échangeurs de chaleur soient disposés en parallèle l'un par rapport à l'autre. - La branche parallèle supporte l'échangeur de chaleur dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique, dit premier échangeur de chaleur.
- Le circuit de fluide caloporteur comprend une restriction de manière à équilibrer les débits entre des branches du circuit supportant chacune un des échangeurs de chaleur. De préférence, cette restriction est située sur la branche parallèle et en amont de l'échangeur de chaleur qu'elle supporte, l'amont étant entendu selon le sens de circulation du fluide caloporteur dans ce circuit.
L'invention a également pour objet un circuit de refroidissement d'un dispositif de connexion électrique destiné à la charge d'une batterie de véhicule, comprenant une première boucle, dite boucle de refroidissement, dans laquelle un fluide caloporteur est destiné à circuler et une deuxième boucle dans laquelle un fluide réfrigérant est destiné à circuler, la deuxième boucle comprenant : - un compresseur destiné à élever une pression du fluide réfrigérant,
- un condenseur, situé en aval du compresseur selon un sens de circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième boucle,
- au moins un organe de détente destiné à abaisser la pression du fluide réfrigérant, le circuit comprenant un refroidisseur destiné à opérer un transfert thermique entre le fluide caloporteur de la première boucle et le fluide réfrigérant de la deuxième boucle,
caractérisé en ce que la boucle de refroidissement comprend un échangeur de chaleur, appelé élément de traitement thermique, dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique.
L'échangeur de chaleur dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique permet le refroidissement de la connexion entre une source électrique et la batterie à charger du véhicule. Plus précisément, ce refroidissement permet de rester en dessous de la température seuil, évitant ainsi d'endommager des composants du dispositif de connexion qui entourent les conducteurs électriques. In fine, l'invention assure une amélioration du transfert de la puissance électrique vers la batterie et par conséquent une diminution du temps de charge. L'invention apporte ainsi une solution respectant les besoins du marché en proposant un échangeur de chaleur visant à refroidir par exemple la prise de charge située sur le véhicule et/ou la connectique située sur le véhicule reliant une source électrique et la batterie à charger.
On comprend que, dans ce circuit, le refroidisseur forme une interface entre la boucle de refroidissement et la deuxième boucle et que la boucle de refroidissement est agencée de manière à coopérer avec la boucle de fluide réfrigérant. Il est à noter que les différents fluides circulant dans le refroidisseur ne se mélangent pas et que l'échange de chaleur entre ces deux fluides se fait par conduction. Un tel circuit permet de refroidir le dispositif de connexion à l'aide de l'échangeur de chaleur qui lui est dédié.
Selon une ou plusieurs caractéristique(s) pouvant être prise(s) seule(s) ou en combinaison, on pourra prévoir que :
- L'au moins un organe de détente est situé en aval du condenseur, selon un sens de circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième boucle.
- Sur la deuxième boucle, le refroidisseur est situé en aval d'un organe de détente, appelé deuxième organe de détente. Ainsi, on s'assure que le fluide réfrigérant est à l'état liquide et à basse température avant son entrée dans le refroidisseur, ce qui permet d'améliorer le transfert de calories et de refroidir le fluide caloporteur de la boucle de refroidissement. - Sur la deuxième boucle, le refroidisseur est disposé en aval du condenseur et en amont du compresseur, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. Ainsi, en sortie du condenseur puis de l'organe de détente, on s'assure que le fluide réfrigérant est à l'état liquide et à basse température, ce qui permet d'améliorer le transfert de calories et de refroidir le fluide caloporteur de la boucle de refroidissement.
- La deuxième boucle comprend une vanne de contrôle du débit située entre le condenseur et le refroidisseur. Une telle vanne de contrôle du débit permet sélectivement d'autoriser ou interdire la circulation du fluide réfrigérant vers le refroidisseur, ce qui a pour conséquence, respectivement, d'autoriser ou d'interdire le refroidissement du dispositif de connexion électrique.
- Un organe de détente, appelé deuxième organe de détente, est situé entre la vanne de contrôle du débit et le refroidisseur. Un tel organe de détente permet d'abaisser la pression du fluide réfrigérant ce qui a pour conséquence d'abaisser sa température. Ainsi, le fluide réfrigérant circulant dans le refroidisseur est à basse température. - La deuxième boucle comprend un évaporateur. En équipant un tel circuit d'un évaporateur, celui-ci permet d'une part de chauffer et/ou de climatiser un habitacle de véhicule automobile et d'autre part de refroidir le dispositif de connexion à l'aide de l'échangeur de chaleur qui lui est dédié.
- L' évaporateur est situé en aval d'un organe de détente, appelé troisième organe de détente.
- L'élément de traitement thermique est agencé pour réaliser un échange thermique entre le fluide caloporteur et le dispositif de connexion électrique.
Il est à noter qu'un fluide caloporteur est défini comme un fluide autorisant un transport de calories d'un point à un autre. Autrement dit, un fluide caloporteur est un fluide qui est apte à emmagasiner et à céder ses calories. A titre d'exemple, il s'agit d'eau additionnée de glycol. À la différence des fluides réfrigérants, les fluides caloporteurs ne sont pas choisis pour leurs changements d'état, mais pour leur température d'ébullition élevée démontrant leur capacité à transporter des calories.
En effet, un fluide caloporteur est notamment choisi en fonction de ses propriétés physico- chimiques, telles que la viscosité, la capacité thermique volumique et sa température d'ébullition élevée pour éviter ses changements d'état. Au contraire un fluide réfrigérant, sera choisi pour sa température de passage de l'état liquide à l'état gazeux, la quantité d'énergie nécessaire pour provoquer ce changement d'état et la différence de température provoquée par ce changement d'état. À titre d'exemple, un tel fluide réfrigérant est connu sous l'acronyme R-134A, 1234YF ou encore R744. - L'élément de traitement thermique est destiné à être situé au plus près du dispositif de connexion électrique. Par les termes « au plus près », il est entendu que L'élément de traitement thermique est situé à une distance suffisamment proche, ou au contact, du dispositif de connexion électrique pour réaliser l'échange de chaleur.
- Le dispositif de connexion électrique comprend au moins un conducteur électrique destiné à assurer une liaison électrique vers la batterie.
- Le dispositif de connexion électrique comprend une prise de charge présentant au moins un terminal électrique en contact électrique avec l'au moins un conducteur électrique.
- Le dispositif de connexion électrique comprend un câble de charge s 'étendant à partir de la prise de charge et jusqu'à la batterie et comprenant l'au moins un conducteur électrique. - La batterie est une batterie de traction du véhicule.
- Le fluide caloporteur est destiné à être refroidi par la deuxième boucle, c'est-à-dire par une boucle de fluide réfrigérant. Plus particulièrement, le fluide caloporteur est destiné à être refroidi à l'aide du refroidisseur disposé entre un condenseur et un compresseur de la deuxième boucle. - La boucle de refroidissement comprend un deuxième échangeur de chaleur destiné à un refroidissement d'une batterie du véhicule. En d'autres termes, la boucle de refroidissement comprend deux échangeurs de chaleur.
- L'élément de traitement thermique dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique est disposé en série du deuxième échangeur de chaleur. On comprend alors que le dispositif de connexion est nécessairement refroidi lors du refroidissement de la batterie et inversement. Cette réalisation présente l'avantage de ne pas ajouter de vanne de contrôle du débit pour le refroidissement de la batterie par rapport au refroidissement du dispositif de connexion électrique.
- L'élément de traitement thermique est disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur, selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle de refroidissement. Ainsi, le fluide caloporteur refroidit d'abord la batterie puis le dispositif de connexion. - La boucle de refroidissement comprend une branche parallèle sur laquelle le deuxième échangeur de chaleur est disposé. En d'autres termes, les deux échangeurs de chaleur sont disposés en parallèle. Cette réalisation du circuit permet de pouvoir alimenter sélectivement l'élément de traitement thermique, c'est-à-dire le premier échangeur de chaleur, ou le deuxième échangeur de chaleur, notamment lorsqu'au moins une vanne de contrôle du débit est prévue sur la branche parallèle.
- La boucle de refroidissement comprend une branche parallèle sur laquelle l'élément de traitement thermique est disposé. En d'autres termes, les deux échangeurs de chaleur sont disposés en parallèle. Cette réalisation du circuit permet de pouvoir alimenter sélectivement l'élément de traitement thermique, c'est-à-dire le premier échangeur de chaleur, ou le deuxième échangeur de chaleur, notamment lorsqu'au moins une vanne de contrôle du débit est prévue sur la branche parallèle.
Il est à noter qu'une telle branche de dérivation présente l'avantage de pouvoir s'adapter sur des circuits de refroidissement de batterie déjà existant. Ainsi, la fabrication d'un tel circuit se trouve facilitée.
- La boucle de refroidissement comprend un radiateur. La présence de ce radiateur permet d'améliorer le refroidissement du fluide caloporteur et donc d'améliorer le refroidissement du dispositif de connexion.
- Le radiateur est destiné à être installé en face avant du véhicule. Ainsi le radiateur est exposé à un flux d'air extérieur.
- Le radiateur est disposé en parallèle du refroidis seur. Autrement dit, le radiateur est situé sur un canal supplémentaire s' étendant aux bornes du refroidis seur. Selon une réalisation, le canal supplémentaire forme un nœud en aval de l'élément de traitement thermique et forme un nœud en amont de la pompe, l'amont et l'aval s'entendant selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans la première boucle.
- La boucle de refroidissement comprend une pompe destinée à mettre en circulation le fluide caloporteur. Cette pompe permet d'assurer la circulation du fluide caloporteur le long de la boucle de refroidissement.
- La boucle de refroidissement comprend une vanne trois voies située en aval de l'échangeur de chaleur, selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle de refroidissement. Cette vanne trois voies permet d'autoriser la circulation du fluide caloporteur soit vers le radiateur soit vers le refroidis seur, notamment en fonction d'une température du flux d'air extérieur ou d'une commande électronique.
- La boucle de refroidissement comprend une vanne trois voies située en aval de l'élément de traitement thermique, selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle de refroidissement.
- La boucle de refroidissement comprend une vanne trois voies située en aval du deuxième échangeur de chaleur, selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle de refroidissement.
- Sur la deuxième boucle, le refroidisseur est disposé sur une branche, dite branche de refroidisseur, parallèle d'une branche, dite branche de climatisation, supportant un évaporateur.
Ainsi, le refroidisseur peut être alimenté en fluide réfrigérant indépendamment de la branche de climatisation et vice versa. Il peut également être prévu d'alimenter les deux branches simultanément. Dans ce cas, un élément régulant les débits peut être prévu.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention et de son fonctionnement ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif, en relation avec les figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule automobile comprenant un dispositif de connexion électrique selon la présente invention pour la charge d'une batterie, le véhicule automobile étant relié à une source électrique externe, - les figures 2 à 4 sont des représentations schématiques de trois exemples de réalisation d'un circuit de fluide caloporteur destiné à refroidir le dispositif de connexion électrique selon l'invention,
- les figures 5 à 8 sont des représentations schématiques de quatre exemples de réalisation d'un circuit de fluide caloporteur fonctionnant avec un circuit de fluide réfrigérant, selon la présente invention, équipé d'une branche de refroidissement comprenant un échangeur de chaleur dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique équipant le véhicule automobile,
- la figure 9 est une représentation schématique d'un cinquième exemple de réalisation d'un circuit de fluide caloporteur fonctionnant avec un circuit de fluide réfrigérant, selon la présente invention, dans lequel un radiateur a été prévu.
Il est tout d'abord à noter que si les figures exposent l'invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, elles peuvent bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. De même, il est rappelé que, pour l'ensemble des figures, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes repères.
La figure 1 montre un véhicule automobile 2, par exemple de type tout électrique ou hybride, branché à une source électrique 15, afin de recharger une batterie. Selon cet exemple de réalisation, la source électrique 15 permet de recharger une batterie de traction 3 du véhicule automobile 2. Par batteries de traction, il est entendu tout dispositif de stockage d'énergie permettant de générer une force motrice du véhicule automobile. Pour transférer l'électricité fournie par la source électrique 15 vers le véhicule automobile 2, et notamment vers la batterie de traction 3, celui-ci comprend un dispositif de connexion électrique 10.
La source électrique 15 est ici une borne de charge rapide délivrant sensiblement 350 kilowatts (kW). Bien entendu, la source électrique 15 pourrait aussi être une prise de réseau électrique domestique permettant une charge normale de la batterie de traction 3.
Plus précisément, le dispositif de connexion électrique 10 fait partie intégrante du véhicule automobile 2. On entend par là que le dispositif de connexion électrique 10 est situé sur le véhicule 2, c'est-à-dire que même en condition de roulage, le dispositif de connexion électrique 10 fait partie du véhicule 2.
Le dispositif de connexion électrique 10 comprend une prise de charge 12 située sur une partie accessible du véhicule 2, et sur laquelle un usager peut brancher un cordon de charge 16 électriquement connecté à la source électrique 15. La prise de charge 12 permet de relier la batterie de traction 3 du véhicule à charger au cordon de charge 16, électriquement connecté à la source électrique 15, le cordon de charge 16 ne faisant pas partie du dispositif de connexion électrique 10.
Afin de charger la batterie de traction 3, la prise de charge 12 est électriquement reliée à la batterie de traction 3. Pour cela, le dispositif de connexion électrique 10 comprend également au moins un câble de charge 13 s'étendant entre la batterie de traction 3 et la prise de charge 12. Il est à noter que pour assurer une liaison électrique entre ces différents éléments, le dispositif de connexion électrique 10 comprend au moins un conducteur électrique 11 s'étendant entre la prise de charge 12 et la batterie de traction 3. Le conducteur électrique 11 est présent dans la prise de charge 12, sous forme de terminaux électriques, puis se poursuit en prenant la forme du câble de charge 13, jusqu'à la batterie de traction 3. Un tel conducteur électrique 11 permet de transférer l'énergie électrique vers la batterie de traction 3. Plus précisément, le conducteur électrique 11 comprend une première partie destinée à être reliée à la borne positive de la source électrique 15, via un des terminaux électriques, et une deuxième partie destinée à être reliée à la borne négative de la source électrique 15, via un autre des terminaux électriques.
Par ailleurs, il peut être prévu que le dispositif de connexion 10 comprenne un boîtier de transformation 110 pour traiter le courant électrique se dirigeant vers la batterie de traction 3. Selon l'invention et afin de refroidir le dispositif de connexion électrique 10 durant la charge de la batterie de traction 3, le dispositif de connexion électrique 10 est équipé d'un échangeur de chaleur destiné à coopérer avec une source de refroidissement issue du véhicule automobile 2. Dans la suite de la description, cet échangeur de chaleur est également appelé élément de traitement thermique du dispositif de connexion électrique 10. Plus précisément, selon la présente invention, la source de refroidissement correspond à un circuit 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 comprenant une boucle de refroidissement 800, dans laquelle un fluide caloporteur 750 circule et qui, selon les exemples de réalisation, collabore ou non avec une boucle 805 de fluide réfrigérant. Il est à noter que le fluide caloporteur 750 est par exemple de l'eau de refroidissement. La boucle de refroidissement 800, destinée à être empruntée par le fluide caloporteur 750, comprend l'échangeur de chaleur dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique 10, appelé élément de traitement thermique 900. On comprend alors que l'élément de traitement thermique 900 forme une interface entre le dispositif de connexion électrique 10 et la boucle de refroidissement 800. De préférence, l'élément de traitement thermique 900 se présente sous la forme d'une canalisation thermiquement conductrice, dans laquelle le fluide caloporteur 750 est destiné à circuler à basse température.
Plus particulièrement, l'élément de traitement thermique 900 est dédié au refroidissement partiel ou total du dispositif de connexion électrique 10. À cet effet, l'élément de traitement thermique 900 peut se présenter sous diverses formes. Selon un premier exemple de réalisation et afin de refroidir la prise de charge 12 du dispositif de connexion électrique 10, la canalisation thermiquement conductrice s'étend autour, à l'intérieur ou le long de la prise de charge 12, uniquement. De préférence, la canalisation thermiquement conductrice s'étend au plus près des terminaux électriques de la prise de charge 12. Par au plus près, on entend de manière suffisamment proche pour qu'il y ait échange thermique entre l'élément de traitement thermique 900 et les terminaux électriques.
On comprend que la canalisation thermiquement conductrice fait partie intégrante du dispositif de connexion électrique 10, notamment par le biais de l'élément de traitement thermique 900. Dans ce cas, la canalisation thermiquement conductrice est bien destinée à coopérer avec la boucle de refroidissement 800 de fluide caloporteur 750.
Selon un deuxième exemple de réalisation et afin de refroidir le câble de charge 13 du dispositif de connexion électrique 10, la canalisation thermiquement conductrice s'étend le long, autour ou à l'intérieur du câble de charge 13, uniquement et au plus près de celui-ci. Par au plus près, on entend de manière suffisamment proche pour qu'il y ait échange thermique entre l'élément de traitement thermique 900 et les terminaux électriques.
Selon un troisième exemple de réalisation, dans lequel la totalité du dispositif de connexion électrique 10 est refroidie, la canalisation thermiquement conductrice s'étend le long, autour, et/ou à l'intérieur du câble de charge 13, autour, à l'intérieur et/ou le long de la prise de charge 12. Il peut également être prévu de refroidir le boîtier de transformation 110.
Plusieurs exemples de réalisation du circuit 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 vont maintenant être décrits en relation avec les figures 2 à 9. Toutefois, on distingue parmi ces circuits, des circuits 1002, 1003, 1004 comprenant une unique boucle de fluide caloporteur 750, comme cela sera décrit en relation avec les figures 2 à 4 et des circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 où la boucle de fluide caloporteur 750 fonctionne avec une boucle 805 de fluide réfrigérant 700, tel que cela sera décrit en relation avec les figures 5 à 9.
Les figures 2 à 4 montrent des circuits 1002, 1003, 1004 de fluide caloporteur 750 qui comprennent chacun successivement, une pompe 250, l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10 et un radiateur 350. Selon une réalisation particulière, ces circuits 1003, 1004 peuvent également être équipés d'un échangeur de chaleur dédié au refroidissement de la batterie de traction 3, comme cela sera décrit plus loin.
Ces circuits 1002, 1003, 1004 comprennent un premier canal 831 reliant la pompe 250 à au moins l'un des échangeurs de chaleur 100, 900 et l'un au moins des échangeurs de chaleur 100, 900 est relié au radiateur 350 à l'aide d'un deuxième canal 832. Le radiateur 350 est ensuite relié à la pompe 250 par un canal retour 833. Il est à noter que la pompe 250 permet d'assurer la circulation du fluide caloporteur 750 le long de cette boucle de refroidissement 800.
Le radiateur 350 est de préférence placé en face avant du véhicule automobile 2 afin d'être exposé à un flux d'air extérieur E. Plus particulièrement, ce radiateur 350 permet de refroidir le fluide caloporteur 750 circulant en son sein pour échanger des calories avec le flux d'air extérieur E traversant le radiateur 350.
La figure 2 illustre le circuit 1002 dans lequel la boucle de refroidissement 800 est exclusivement dédiée au refroidissement du dispositif de connexion électrique 10. Ainsi, le fluide caloporteur 750 est refroidi dans le radiateur 350 puis est envoyé dans l'élément de traitement thermique 900, à l'aide de la pompe 250. Dans l'élément de traitement thermique 900, le fluide caloporteur 750 échange des calories avec le dispositif de connexion électrique 10, afin de le refroidir et de réduire le temps de charge. À l'issue de l'échange de calories, le fluide caloporteur 750 est de nouveau refroidi en passant par le radiateur 350. Il est à noter que la pompe 250 peut être située à n'importe quel endroit du circuit 1002.
Il est à noter que la consommation électrique due au fonctionnement d'un tel circuit 1002, 1003, 1004 de fluide caloporteur 750 est négligeable par rapport au gain de puissance que permet le refroidissement du dispositif de connexion électrique 10.
Selon des variantes de réalisation illustrées par les figures 3 et 4, le circuit 1003, 1004 comprend un échangeur de chaleur dédié au refroidissement de la batterie de traction 3, cet échangeur de chaleur est dit échangeur de chaleur additionnel 100 dans la suite de la description en raison de la présence de l'élément de traitement thermique 900 constituant déjà un échangeur de chaleur. Ces deux exemples de réalisation sont particulièrement adaptés pour le refroidissement des batteries de traction 3 qui peuvent généralement atteindre 60°C.
Un tel échangeur de chaleur additionnel 100 est, d'une part, agencé au plus près de la batterie de traction 3, en formant par exemple un support pour celle-ci, et d'autre part configuré pour faire circuler le fluide caloporteur 750, en étant muni de tubes de circulation par exemple. La figure 3 illustre un exemple de réalisation, dans lequel les échangeurs de chaleurs 100,
900 sont disposés en série sur la boucle de refroidissement 800. Plus précisément, échangeur de chaleur additionnel 100 dédié au refroidissement de la batterie de traction 3 est disposé en amont de l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10. Ces deux échangeurs de chaleur 100, 900 sont reliés l'un à l'autre par un canal de liaison 834. Cette disposition des échangeurs de chaleur 100, 900 l'un par rapport à l'autre permet d'optimiser l'efficacité de l'échangeur de chaleur additionnel 100 en s'assurant que le fluide caloporteur 750 le traversant soit le plus froid possible. En effet, la température moyenne du dispositif de connexion électrique 10 étant nettement supérieure à la température moyenne de la batterie de traction 3, il est plus judicieux de les placer dans cet ordre. Toutefois, selon une variante de réalisation, l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10 est disposé en amont de l'échangeur de chaleur additionnel 100, selon le sens du fluide caloporteur 750 dans le circuit 1003. Selon un deuxième exemple de réalisation illustré par la figure 4, le circuit 1004 de fluide caloporteur 750 comprend l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10 disposé en parallèle de l'échangeur de chaleur additionnel 100 dédié au refroidissement de la batterie de traction 3. Plus particulièrement, ce circuit 1004 comprend une branche parallèle 835 formant des nœuds 836, 837 avec le premier canal 831 et le deuxième canal 832. Plus précisément, la branche parallèle 835 forme des nœuds 836, 837 de part et d'autre de l'échangeur de chaleur additionnel 100 dédié au refroidissement de la batterie de traction 3 qui est disposé, ici, sur la première branche 831 du circuit 1004. Cette branche parallèle 835 comporte l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10.
La branche parallèle 835 comprend une restriction 72 située en amont de l'élément de traitement thermique 900, selon le sens du fluide caloporteur 750 le long de cette branche parallèle 835. Cette restriction 62 permet de répartir le débit de fluide caloporteur 750 entre les deux échangeurs de chaleur 100, 900, notamment en fonction de la chaleur dégagée par le dispositif de connexion 10 et/ou la batterie de traction 3.
Selon une variante de réalisation, la restriction 72 est remplacée par une vanne de contrôle du débit régulant la circulation du fluide caloporteur 750 dans cette branche parallèle 835.
On comprend alors qu'une telle disposition des deux échangeurs de chaleurs 100, 900 en parallèle offre la possibilité de mieux répartir le fluide caloporteur 750 dans le circuit 1004 par rapport à une disposition en série. Bien entendu, la position de ces deux échangeurs de chaleurs
100, 900 peut être inversée sur le circuit de fluide caloporteur 1004. Dans ce cas, il peut être prévu une vanne de contrôle de débit supplémentaire installée entre le nœud 836 et l'élément de traitement thermique 900, de manière à pouvoir désactiver le refroidissement du dispositif de connexion 10, notamment en condition de roulage. On va maintenant décrire des circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 dans lesquels le fluide caloporteur 750 est refroidi à l'aide d'une boucle 805 de fluide réfrigérant 700. On comprend alors, que les circuits 1002, 1003, 1004, précédemment décrits, offrent la possibilité de pouvoir être installés sur des véhicules ne comprenant pas de circuit de fluide réfrigérant 700.
Pour l'ensemble des circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 où la boucle de fluide caloporteur 750 fonctionne avec la boucle 805 de fluide réfrigérant 700, il est à noter que cette dernière comprend un compresseur 200, au moins un condenseur 300, 301, au moins un organe de détente 401, 402, 403, au moins un évaporateur interne et un élément de traitement thermique 900. Le fluide réfrigérant 700 circule successivement à travers ces éléments en formant un circuit fermé. Par ailleurs, dans ce qui suit, les dénominations amont et aval seront utilisées en référence au sens d'écoulement du fluide réfrigérant ou du fluide caloporteur, selon le cas, au sein du circuit 1005, 1006, 1007, 1008, 1009. Ainsi, comme cela est visible sur les exemples de réalisation montrés en figures 5 à 9, le compresseur 200 est relié à un condenseur interne 301 par un canal 819 dans lequel le fluide réfrigérant 700 circule à haute pression, et donc à haute température. Ce condenseur interne 301 est situé dans une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation qui fonctionne en coopération avec le circuit 1005, 1006, 1007, 1008, 1009. Le condenseur interne 301 est sélectivement traversé par un flux d'air A ou non, à l'aide d'un dispositif d'obturation 31. Il est à noter que la dénomination « interne » désigne un élément situé à l'intérieur de l'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.
Lorsque le condenseur interne 301 est traversé par le flux d'air A, le fluide réfrigérant 700 échange des calories avec ce flux d'air A et se retrouve dans un état différent en sortie de ce condenseur interne 301. Lorsque le dispositif d'obturation 31 empêche le flux d'air A de traverser le condenseur interne 301, le fluide réfrigérant 700 n'échange pas de calories et ne change pas d'état lors de sa traversée du condenseur interne 301.
En sortie de ce condenseur interne 301 et en fonction de l'état du fluide réfrigérant 700, le fluide réfrigérant traverse un canal 803 sur lequel est installé une vanne de contrôle du débit 61, appelée première vanne 61, ou un canal 820 sur lequel est disposé un organe de détente, appelé premier organe de détente 401.
En sortie de ces deux canaux 803, 820 le fluide réfrigérant 700 est dirigé vers un échangeur thermique 36 utilisable en tant que condenseur 300 ou en tant qu'évaporateur 600, en fonction de l'état du fluide réfrigérant 700. Cet échangeur thermique 36 est situé en face avant du véhicule automobile 2, de manière à être exposé à un flux d'air extérieur E. En sortie de cet échangeur thermique 36, le fluide réfrigérant 700 emprunte un canal 801 jusqu'à une bifurcation 808.
À l'issue de cette bifurcation 808, le fluide réfrigérant 700 est destiné à emprunter une ou plusieurs branches disposées en parallèle avant d'atteindre de nouveau le compresseur 200. Parmi ces branches disposées en parallèle, on distingue une première branche 806, appelée branche retour 806, sur laquelle seule une vanne de contrôle du débit, appelée deuxième vanne de contrôle du débit 62, est disposée, et une deuxième branche 804, dite de climatisation, sur laquelle au moins un évaporateur interne est prévu. L'évaporateur interne est situé dans l'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et est exposé à un flux d'air A. La branche de climatisation 804 forme un premier nœud 811 avec le canal 801 sortant de l'échangeur thermique 36 et un deuxième nœud 812 avec un canal 816 menant vers un accumulateur 500. II est à préciser que la branche retour 806 prend naissance à la bifurcation 808 et forme un nœud, appelé troisième nœud 813, avec le canal 816 menant vers l'accumulateur 500.
Selon une partie des exemples de circuit qui vont être décrits ci-dessous, parmi ces branches disposées en parallèle, on distingue également une branche de refroidisseur 802 sur laquelle au moins un refroidisseur 650 est prévu. Il est à préciser que la branche de refroidisseur 802 forme un nœud, appelé quatrième nœud 814, avec le canal 801 sortant de l'échangeur thermique 36 et un autre nœud, appelé cinquième nœud 815, avec le canal 816 menant vers l'accumulateur 500.
En sortie de ces différentes branches parallèles 802, 804, 806, le fluide réfrigérant 700 est acheminé dans le canal 816 menant vers l'accumulateur 500. Cet accumulateur 500 permet de s'assurer que seule la phase gazeuse du fluide réfrigérant 700 se dirige vers le compresseur 200, via un canal 818 reliant l'accumulateur 500 au compresseur 200. Il est à noter que le fluide réfrigérant 700 circulant dans le canal 816 fermant le circuit est à basse pression, tout comme le canal 818, situé en aval du canal 816 et en amont du compresseur 200. Ainsi ces canaux 816, 818 pourront être désignés par les termes « canaux basse pression » du circuit. Pour l'ensemble de ces circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009, le fluide réfrigérant 700, en sortie du refroidisseur 650 est admis sous forme essentiellement gazeuse au sein du compresseur 200. À la sortie du compresseur 200, le fluide réfrigérant 700, qui a subi une compression, se présente sous la forme d'un gaz dont la pression et la température ont augmentées.
Par ailleurs, tous ces circuits 1005, 1006, 1007, 1008, 1009, comprennent la boucle de refroidissement 800 sur laquelle l'élément de traitement thermique 900 est prévu et dans lequel le fluide caloporteur 750 circule. Il est à noter que cette boucle de refroidissement 800 peut être équipée d'une pompe 250 permettant de mettre en circulation le fluide caloporteur 750, telle qu'elle a été décrite précédemment.
La boucle de refroidissement 800 comprend un premier canal 821 reliant le refroidisseur 650 à la pompe 250, puis un deuxième canal 822 reliant la pompe 250 à l'élément de traitement thermique 900 et enfin un troisième canal 823 reliant l'élément de traitement thermique 900 au refroidisseur 650. Le fluide caloporteur 750 circule successivement dans ces trois canaux 821, 822, 823.
La figure 5 représente de manière schématique un premier exemple de réalisation d'un circuit 1005 dans lequel la boucle de refroidissement 800 de fluide caloporteur 750 collabore avec la boucle 805 de fluide réfrigérant 700 et avec l'installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation d'un habitacle du véhicule automobile 2.
Selon un premier mode de fonctionnement dit de climatisation, le fluide réfrigérant 700, en sortie du compresseur 200, est admis dans un échangeur thermique 36 pouvant aussi bien être condenseur 300 qu'évap orateur 600 selon l'état dans lequel le fluide réfrigérant 700 circule au sein de cet échangeur thermique 36. De préférence, cet échangeur thermique 36 est situé en face avant du véhicule de manière à être exposé à un flux d'air extérieur E.
Le fluide réfrigérant 700 étant dans cet exemple sous forme gazeuse, cet échangeur thermique 36 se comporte comme un condenseur 300, dans lequel il subit un premier changement de phase et se transforme en liquide. Lors de ce changement de phase, la pression du fluide réfrigérant 700 reste constante et sa température diminue, le fluide réfrigérant 700 cédant une partie de sa chaleur à un flux d'air extérieur E par le biais du condenseur 300.
Il est à noter que le circuit 1005 comprend un condenseur interne 301, qui dans ce mode de fonctionnement en climatisation, n'est pas utilisé. En effet, on peut voir que le dispositif d'obturation 31, tel qu'un volet, est en position fermée de manière à interdire tout échange avec un flux d'air A traversant l'installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation. Par conséquent, le fluide réfrigérant 700 traverse ce condenseur interne 301 sans subir de transformation. De plus, le premier organe de détente 401 situé sur le canal 820, en sortie de ce condenseur interne 301 n'est pas utilisé dans ce mode de fonctionnement en climatisation et le fluide réfrigérant 700 emprunte le canal 803 pour atteindre échangeur thermique 36 fonctionnant en condenseur 300. Selon un premier exemple de mise en œuvre, une partie du fluide réfrigérant 700 est acheminé vers la branche de climatisation 804 supportant l'évaporateur interne et une autre partie vers la branche de refroidisseur 802. Le fluide réfrigérant 700, essentiellement sous forme liquide à la sortie du condenseur 300, est alors acheminé vers un organe de détente 402, appelé deuxième organe de détente 402, situé sur la branche de refroidisseur 802 et un organe de détente 403, appelé troisième organe de détente 403, situé sur la branche de climatisation 804 supportant l'évaporateur interne. Il est à préciser que le deuxième organe de détente 402 est disposé en amont du refroidisseur 650 et que le troisième organe de détente 403 est disposé en amont de l'évaporateur interne. La détente subie dans l'organe de détente 403 permet d'abaisser brutalement la pression du fluide réfrigérant 700 ce qui a pour résultat l'obtention d'un fluide réfrigérant 700 liquide à basse température.
Une telle disposition des organes de détente 402, 403, directement en amont de l'évaporateur interne et du refroidisseur 650, permet d'éviter des pertes d'échange thermique en réduisant la distance parcourue par le fluide réfrigérant 700 à basse température avant d'atteindre l'évaporateur interne et/ou le refroidisseur 650. Alternativement, on peut prévoir un unique organe de détente situé sur une portion du canal 801, entre le premier nœud 811 et la bifurcation 808 répartissant le fluide réfrigérant 700 vers les différentes branches parallèles 802, 804, 806 du circuit 1005 précédemment décrites. II est notable que selon le mode de fonctionnement en climatisation la branche retour 806, n'est pas utilisée. Pour cela, la deuxième vanne de contrôle du débit 62 située sur cette branche retour 806 est en position fermée de manière à interdire tout passage de fluide réfrigérant 700, liquide, en direction du compresseur 200.
La partie du fluide réfrigérant 700 acheminée vers l'évaporateur interne échange des calories avec un flux d'air A traversant l'évaporateur interne. Ce flux d'air A, circulant dans l'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, se retrouve refroidi et est envoyé vers l'habitacle du véhicule.
La partie du fluide réfrigérant 700 acheminée vers le refroidisseur 650 échange des calories avec le fluide caloporteur 750 circulant dans la boucle de refroidissement 800 dédiée au refroidissement du dispositif de connexion électrique 10. À l'issue de cet échange de calories, le fluide caloporteur 750, à basse température, est entraîné vers l'élément de traitement thermique 900 précédemment décrit, à l'aide de la pompe 250. En fonction de la forme que prend l'élément de traitement thermique 900, le fluide caloporteur 750 permet de refroidir une partie ou la totalité du dispositif de connexion électrique 10. On comprend de ce premier exemple de mise en œuvre, que l'habitacle du véhicule automobile 2 est climatisé durant le refroidissement du dispositif de connexion électrique 10. Ainsi, lors de la charge de la batterie de traction 3 par une source électrique 15 fixe, un tel exemple de mise en œuvre autorise également un pré-conditionnement de l'habitacle du véhicule automobile 2, c'est-à-dire avant que l'usager ne l'utilise. Il est à noter que la consommation électrique due au fonctionnement d'un tel circuit 1005 de fluide réfrigérant 700 est négligeable par rapport au gain de puissance que permet le refroidissement du dispositif de connexion électrique 10. Selon un deuxième exemple de mise en œuvre, une vanne de contrôle du débit, appelée troisième vanne de contrôle du débit 63, est disposée sur la branche de climatisation 804, en amont de l'évaporateur interne selon le sens de circulation du fluide réfrigérant 700 dans la branche de climatisation 804. Lorsque cette troisième vanne de contrôle du débit 63 est en position fermée, elle permet d'acheminer la totalité du fluide réfrigérant 700 vers la branche de refroidisseur 802. Ainsi, la totalité du fluide réfrigérant 700 est utilisée pour échanger des calories avec le fluide caloporteur 750.
Il est à noter que la troisième vanne de contrôle du débit 63 est située en amont du troisième organe de détente 403, qui est situé sur la branche de climatisation 804, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant 700 dans cette branche de climatisation 804. Toutefois, que la troisième vanne de contrôle du débit 63 soit située en amont ou en aval du troisième organe de détente 403, il est à noter qu'elle permet d'éviter la détente du fluide réfrigérant 700 lorsqu'elle est dans une position interdisant la circulation du fluide réfrigérant 700 dans la branche de climatisation 804. Ainsi, ce deuxième exemple de mise en œuvre, permet de ne pas climatiser l'habitacle du véhicule automobile 2 durant le refroidissement du dispositif de connexion électrique 10, ce qui permet de dédier la puissance calorifique du circuit 1005 au refroidissement du dispositif de connexion électrique 10.
Par ailleurs, il est à noter que la branche de refroidisseur 802 est équipée d'une vanne de contrôle du débit, appelée quatrième vanne de contrôle du débit 64 permettant de désactiver le refroidissement du dispositif de connexion électrique 10. En effet, durant le roulage du véhicule automobile 2, ou durant une phase de démarrage, il n'est pas nécessaire de refroidir le dispositif de connexion électrique 10.
Il est encore à noter que la quatrième vanne de contrôle du débit 64 est située en amont du deuxième organe de détente 402, qui est situé sur la branche de refroidisseur 802, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant 700 dans cette branche de refroidisseur 802. De la même manière que précédemment, que la quatrième vanne de contrôle du débit 64 soit située en amont ou en aval du deuxième organe de détente 402, il est à noter qu'elle permet d'éviter la détente du fluide réfrigérant 700 lorsqu'elle est dans une position interdisant la circulation du fluide réfrigérant 700 dans la branche de refroidisseur 802.
Durant les échanges de calories, que ce soit dans l'évaporateur interne ou dans le refroidisseur 650, le fluide réfrigérant 700 subit un nouveau changement de phase en se transformant en gaz. Il est ensuite réacheminé vers le compresseur 200 pour subir un nouveau cycle.
Afin de s'assurer que le compresseur 200 comprime du fluide réfrigérant 700 sous forme exclusivement gazeuse, le circuit 1005 est avantageusement équipé de l'accumulateur 500 situé directement en amont du compresseur 200. En d'autres termes, un accumulateur 500 peut être prévu sur le circuit 1005 entre l'évaporateur interne et le compresseur 200 ou entre le refroidisseur 650 et le compresseur 200, de manière à ce que le compresseur 200 ne comprime que du fluide réfrigérant 700 sous forme exclusivement gazeuse.
Selon un deuxième mode de fonctionnement dit de pompe à chaleur, le fluide réfrigérant 700 sous forme gazeuse à haute pression et haute température, en sortie du compresseur 200, est admis dans le condenseur interne 301, qui selon ce mode de fonctionnement est actif.
Pour cela, le dispositif d'obturation 31 est en position ouverte, comme cela est représenté par des pointillés sur les figures 5 à 9, de manière à ce que le condenseur interne 301 soit exposé à un flux d'air A traversant l'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour être envoyé en direction de l'habitacle du véhicule 2. Durant son passage le long du condenseur interne 301, le fluide réfrigérant 700 cède ses calories au flux d'air A traversant le condenseur interne 301, de manière à fournir un flux d'air A chaud en direction de l'habitacle.
Lors de son passage dans le condenseur interne 301, le fluide réfrigérant 700 subit un premier changement de phase et se transforme en liquide. Lors de ce changement de phase, la pression du fluide réfrigérant 700 reste constante et sa température diminue, le fluide réfrigérant 700 cédant une partie de sa chaleur au flux d'air A traversant le condenseur interne 301.
Le fluide réfrigérant 700, essentiellement sous forme liquide à la sortie du condenseur interne 301, est ensuite acheminé dans le premier organe de détente 401, avec le passage vers le canal 803 fermé par la première vanne de contrôle du débit 61. Le fluide réfrigérant 700 subit alors une détente permettant d'abaisser sa pression ce qui a pour résultat l'obtention d'un fluide réfrigérant 700 à l'état liquide et à basse température.
Le fluide réfrigérant 700 est ensuite acheminé vers l'échangeur thermique 36. Le fluide réfrigérant 700 étant ici sous forme liquide, cet échangeur thermique 36 se comporte comme un évaporateur 600, dans lequel le fluide réfrigérant 700 échange ses calories avec un milieu environnant l'échangeur thermique 36 et notamment avec le flux d'air extérieur E. Il est à noter que, le mode pompe à chaleur du circuit 1005 est généralement utilisé lorsque le milieu extérieur est froid, ainsi le fluide réfrigérant 700, bien que devenu gazeux, reste à basse température en sortie de l'échangeur thermique 36. Selon un premier exemple de mise en œuvre du mode pompe à chaleur, une partie du fluide réfrigérant 700, en sortie de l'échangeur thermique 36, est acheminé vers la branche de refroidisseur 802 qui alimente le refroidisseur 650. L'autre partie du fluide réfrigérant 700 est acheminée directement vers le compresseur 200 en passant par la branche retour 806, dont la deuxième vanne de contrôle du débit 62 en position ouverte.
La partie du fluide réfrigérant 700 passant par la branche de refroidisseur 802, sous forme gazeuse et à basse température, échange alors des calories avec le fluide caloporteur 750 circulant dans la boucle de refroidissement 800. À l'issue de cet échange de calories, le fluide caloporteur 750 est à basse température et est alors entraîné vers l'élément de traitement thermique 900 dédiée au refroidissement du dispositif de connexion électrique 10 à l'aide de la pompe 250. En fonction de la forme que prend l'élément de traitement thermique 900, le fluide caloporteur 750 permet de refroidir une partie ou la totalité du dispositif de connexion électrique 10.
Au terme de l'échange de calories dans le refroidisseur 650, le fluide réfrigérant 700 est ensuite réacheminé vers le compresseur 200 pour un nouveau cycle.
Selon un deuxième exemple de mise en œuvre du mode pompe à chaleur, et afin de refroidir plus efficacement le dispositif de connexion électrique 10, la deuxième vanne de contrôle du débit 62 située sur la branche retour 806 est en position fermée. Ainsi, la totalité du fluide réfrigérant 700, en sortie de l'échangeur thermique 36, est acheminée vers la branche de refroidisseur 802 pour assurer un meilleur échange de chaleur avec le fluide caloporteur 750 et donc avec le dispositif de connexion 10.
Il est à noter que la branche de refroidisseur 802 est équipée de la quatrième vanne de contrôle du débit 64 permettant d'interrompre le refroidissement du dispositif de connexion électrique 10. En effet, durant le roulage du véhicule automobile 2, ou durant une phase de démarrage, il n'est pas nécessaire de refroidir le dispositif de connexion électrique 10. Dans ce cas, le fluide réfrigérant 700 en sortie de l'échangeur thermique 36 est directement acheminé vers le compresseur 200 par la branche retour 806 dont la deuxième vanne de contrôle du débit 62 est en position ouverte.
Selon ce mode de fonctionnement en pompe à chaleur, l'accès à l'évaporateur interne situé sur la branche de climatisation 804 est désactivé en positionnant la troisième vanne de contrôle du débit 63 située sur cette branche 804 en position fermée. Toutefois, selon un mode de déshumidification, la troisième vanne de contrôle du débit 63 est mise en position ouverte de manière à capter l'humidité du flux d'air A circulant dans l'installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation avant son chauffage par le condenseur interne 301. En effet, il est à préciser que selon le sens du flux d'air A circulant dans l'installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, le condenseur interne 301 est disposé en aval de l'évaporateur interne.
Afin que le circuit 1005 soit aussi bien adapté au mode climatisation qu'au mode pompe à chaleur, on comprend que l'installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, avec laquelle le circuit 1005 coopère, et le circuit 1005 lui-même comprennent des vannes deux voies, des vannes trois voies et un ou plusieurs dispositifs d'obturation 31.
Avantageusement, le circuit 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 est également agencé pour refroidir la batterie de traction 3 du véhicule automobile 2. Pour cela un échangeur de chaleur, dit échangeur de chaleur additionnel 100, est prévu sur le circuit, comme cela sera décrit en relation avec les figures 6 à 8.
Un tel échangeur de chaleur additionnel 100 est, d'une part, agencé au plus près de la batterie de traction 3, en formant par exemple un support pour celle-ci, et d'autre part configuré pour faire circuler le fluide caloporteur 750, en étant muni de tubes de circulation par exemple.
Selon l'exemple de réalisation montré en figure 6, ce deuxième exemple de circuit 1006 est en tout point identique au circuit 1005 illustré par la figure 5, excepté la présence de échangeur de chaleur additionnel 100 dédié au refroidissement de la batterie de traction 3 du véhicule qui est disposé sur la boucle de refroidissement 800 du circuit 1005. En d'autres termes, la boucle de refroidissement 800, dans laquelle circule le fluide caloporteur 750, comprend deux échangeurs de chaleur 100, 900 disposés l'un à la suite de l'autre sur cette boucle 800.
Selon cet exemple de réalisation, l'échangeur de chaleur additionnel 100 est installé en série de l'élément de traitement thermique 900, dans la boucle de refroidissement 800. Un canal 824 relie alors la sortie de l'échangeur de chaleur additionnel 100 à l'entrée de l'élément de traitement thermique 900. Plus précisément, l'échangeur de chaleur additionnel 100 est situé en amont de l'élément de traitement thermique 900, selon le sens de circulation du fluide caloporteur 750 dans la boucle de refroidissement 800. Ainsi, la batterie de traction 3 est refroidie avant que le dispositif de connexion électrique 10 ne soit refroidi. Cet exemple de réalisation présente l'avantage de ne pas avoir à rajouter d'éléments supplémentaires pour le refroidissement de la batterie de traction 3 par rapport au circuit 1005 illustré par la figure 5.
Un autre avantage de ce circuit 1006 réside dans l'optimisation de la durée de vie du compresseur 200. En effet, lors de la charge de la batterie de traction 3, la température moyenne du dispositif de connexion électrique 10 est nettement supérieure à la température moyenne de la batterie de traction 3. Par conséquent, placer le refroidissement du dispositif de connexion électrique 10 en aval du refroidissement de la batterie de traction 3 permet d'augmenter la température moyenne du fluide caloporteur 750 en fin de refroidissement ce qui a pour conséquence d'optimiser la vaporisation du fluide réfrigérant 700 dans le refroidisseur 650. Ainsi, la part gazeuse du fluide réfrigérant 700 se dirigeant vers le compresseur 200 est maximisée, ce qui limite le risque d'endommager le compresseur avec une potentielle part liquide du fluide réfrigérant 700. De plus, cela permet d'améliorer l'efficacité de l'échangeur de chaleur additionnel 100 en s'assurant que le fluide caloporteur 750 circulant en son sein soit le plus froid possible.
Bien entendu, en fonction de l'agencement du véhicule automobile 2, il pourrait être prévu de placer l'élément de traitement thermique 900 en amont de l'échangeur de chaleur additionnel 100 dédié au refroidissement de la batterie de traction 3, l'amont étant entendu selon le sens de circulation du fluide caloporteur 750 dans la boucle de refroidissement 800. Selon l'exemple de réalisation montré en figure 7, ce troisième exemple de circuit 1007 est en tout point identique au circuit 1005 illustré par la figure 5, excepté la présence de l'échangeur de chaleur additionnel 100 dédié au refroidissement de la batterie de traction 3. Par rapport au circuit 1006 illustré par la figure 6, l'échangeur de chaleur additionnel 100 est ici disposé en parallèle de l'élément de traitement thermique 900. En effet, on remarque que la boucle de refroidissement 800 comprend un quatrième canal
850, appelé canal parallèle 850, s 'étendant depuis les bornes de l'élément de traitement thermique 900 et sur lequel l'échangeur de chaleur additionnel 100 est disposé. Autrement dit, la boucle de refroidissement 800 comprend un canal parallèle 850 formant un contournement de l'élément de traitement thermique 900. Plus précisément, le canal parallèle 850 forme un nœud, appelé sixième nœud 826, avec le deuxième canal 822 de la boucle de refroidissement 800. Dans ce cas, le sixième nœud 826 est situé en amont de l'élément de traitement thermique 900. Le canal parallèle 850 forme un autre nœud, appelé septième nœud 827, avec le troisième canal 23 de la boucle de refroidissement 800. Dans ce cas, le septième nœud 827 est donc situé en aval de l'élément de traitement thermique 900. Ainsi, le canal parallèle 850 forme deux nœuds 826, 827 sur la boucle de refroidissement 800, tous deux disposés de part et d'autre de l'élément de traitement thermique 900.
Le canal parallèle 850 est disposée en aval de la pompe 250 et en amont du refroidisseur 650, selon le sens de circulation du fluide caloporteur 750 dans la boucle de refroidissement 800. Il est à noter que pour contrôler une circulation du fluide caloporteur 750 dans le canal de parallèle 850, celui-ci est équipé d'une vanne de contrôle du débit, appelée cinquième vanne de contrôle du débit 65. Selon une variante de réalisation, la cinquième vanne de contrôle du débit 65 disposée sur le canal parallèle 850 est remplacée par une restriction, telle qu'un orifice calibré, qui permet d'équilibrer les débits entre le deuxième canal 822 supportant l'élément de traitement thermique 900 et le canal parallèle 850.
Selon une autre variante de réalisation, une vanne de contrôle de débit supplémentaire est installée entre le nœud 826 et l'élément de traitement thermique 900, de manière à pouvoir désactiver le refroidissement du dispositif de connexion 10, notamment en condition de roulage.
Un quatrième exemple de circuit 1008 illustré par la figure 8, est en tout point identique au circuit 1007 illustré par la figure 7, mis à part que la position de l'élément de traitement thermique 900 et de l'échangeur de chaleur additionnel 100 dédié au refroidissement de la batterie de traction 3 sur la boucle de refroidissement 800 ont été inversées. En d'autres termes, le circuit 1008 montre que la boucle de refroidissement 800 comprend un deuxième canal 822 relié à l'échangeur de chaleur additionnel 100 ainsi qu'un canal parallèle 850 formant des nœuds 826, 827 aux bornes de l'échangeur de chaleur additionnel 100, le canal parallèle 850 comprenant l'élément de traitement thermique 900. Afin de contrôler la circulation de fluide caloporteur 750 dans le canal parallèle 850, ce dernier est équipé d'une vanne de contrôle du débit, appelée sixième vanne de contrôle du débit 66. De la même manière que précédemment décrit, le canal parallèle 850 peut être équipé d'une restriction en remplacement de la sixième vanne de contrôle du débit 66.
Le principal avantage de ce circuit 1008 réside dans la possibilité de pouvoir connecter le canal parallèle 850, qui est ici dédiée au refroidissement du dispositif de connexion électrique 10, sur une boucle de refroidissement 800 de la batterie de traction 3 existante sur le véhicule automobile 2, tout en offrant la possibilité de désactiver le refroidissement du dispositif de connexion 10 par rapport au refroidissement de la batterie de traction 3.
Par ailleurs, afin que le fluide caloporteur 750 puisse être refroidi par de l'air extérieur, en plus ou à la place du fluide réfrigérant 700, un radiateur 350 peut être ajouté sur la boucle de refroidissement 800, comme cela est montré à l'aide de la figure 9. Ce radiateur 350 est avantageusement situé en face avant du véhicule 2 afin d'être exposé à un flux d'air extérieur E. Le cinquième exemple de circuit 1009, illustré par la figure 9, montre l'intégration de ce radiateur 350, en supplément du refroidisseur 650 sur la boucle de refroidissement 800. La boucle de fluide réfrigérant 700 est identique aux circuits précédemment décrits. Bien entendu, l'intégration du radiateur 350 aurait pu être illustrée sur n'importe quel autre boucle de refroidissement 800 telles que celle intégrées sur les circuits 1006, 1007, 1008 précédemment décrits. Dans ce cas, le branchement du radiateur 350 serait en tout point identique à celui illustré par cette figure 9.
Plus particulièrement, afin d'intégrer à la fois le radiateur 350 et le refroidisseur 650 sur la boucle de refroidissement 800, cette dernière comprend un canal supplémentaire 825, sur lequel le radiateur 350 est disposé. Ce canal supplémentaire 825 débute au niveau d'un nœud, appelé huitième nœud 828, formé avec le première canal 821 de la boucle de refroidissement 800 et se termine au niveau d'un autre nœud, appelé neuvième nœud 829, formé avec le troisième canal 823 de la boucle de refroidissement 800. Ainsi, le huitième nœud 828 est situé en amont de la pompe 250 et le neuvième nœud 829 est situé en aval de l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10. Autrement dit, le canal supplémentaire 825, est connecté aux bornes du refroidisseur 650. Ainsi, le radiateur 350 est disposé en parallèle du refroidisseur 650.
De préférence, une vanne trois voies 61 équipe le neuvième nœud 829. Autrement dit, cette vanne trois voies 61 est disposée à l'intersection du canal supplémentaire 825 et du troisième canal 823 situé en sortie de l'élément de traitement thermique 900. Cette vanne trois voies 61 permet de contrôler la circulation du fluide caloporteur 750 depuis l'élément de traitement thermique 900 soit vers le radiateur 350, soit vers le refroidisseur 650, en fonction de la température du flux d'air extérieur E. La vanne trois voies 61 peut être pilotée électroniquement.
Lorsque la température du flux d'air extérieur E est inférieure à une valeur seuil, la vanne trois voies 61 autorise le fluide caloporteur 750 à circuler vers le radiateur 350 afin que le flux d'air extérieur E, traversant le radiateur 350, refroidisse le fluide caloporteur 750. Le fluide caloporteur 750 est ensuite réacheminé vers l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10 à l'aide de la pompe 250.
Lorsque la température du flux d'air extérieur E est supérieure à une valeur seuil, la vanne trois voies 61 interdit le fluide caloporteur 750 à circuler vers le radiateur 350 et l'autorise à circuler vers le refroidisseur 650, ou tout autre moyen de refroidissement du fluide caloporteur, afin que le fluide caloporteur 750 soit refroidi par le fluide réfrigérant 700, ou tout autre fluide. Le fluide caloporteur 750 est ensuite réacheminé vers l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10 à l'aide de la pompe 250. Quel que soit l'exemple de réalisation retenu, et quel que soit le branchement de l'élément de traitement thermique 900 dédié au refroidissement du dispositif de connexion 10, l'invention permet de réaliser un échange de chaleur permettant d'améliorer le transfert de la puissance électrique vers la batterie d'un véhicule automobile 2. Par l'utilisation d'un circuit de fluide caloporteur 750 fonctionnant avec, ou sans, circuit de fluide réfrigérant 700, cette invention permet une intégration aisée à un véhicule automobile 2, dans lequel les contraintes d'encombrement sont fortes. De plus, en intégrant le refroidissement de la batterie elle-même, à l'aide d'un échangeur de chaleur additionnel 100, ces circuits participent à l'amélioration de l'autonomie de la batterie.
Quel que soit l'exemple de réalisation, un élément intermédiaire entre la le connecteur électrique et la une source de refroidissement 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007, 1008, 1009 issue du véhicule 2, comme par exemple un caloduc ou heat pipe, un fluide diélectrique ou encore une chambre à vapeur.
L'invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés, et elle s'applique également à tous moyens, ou toutes configurations, équivalent(e)s et à toutes combinaisons de tels moyens et/ou configurations. En effet, si l'invention a été décrite et illustrée selon différentes variantes de réalisation mettant en œuvre chacune séparément un agencement particulier, il va de soi que ces agencements présentés peuvent être combinées sans que cela nuise à l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Circuit (1002, 1003, 1004) d'un fluide caloporteur (750) de véhicule (2) comprenant une boucle de refroidissement (800) comportant :
- une pompe (250) destinée à mettre en circulation le fluide caloporteur (750) dans le circuit (1002, 1003, 1004),
- un radiateur (350) destiné à être exposé à un flux d'air (E),
- un échangeur de chaleur (100, 900),
caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (900) est dédié au refroidissement d'un dispositif de connexion électrique (10) destiné à une charge d'une batterie (3) de traction du véhicule (2).
2. Circuit de fluide caloporteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième échangeur de chaleur (100) destiné à un refroidissement d'une batterie (3) du véhicule (2).
3. Circuit de fluide caloporteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une branche parallèle (835) sur laquelle est disposé un des deux échangeurs de chaleur (100, 900) de manière à ce que les deux échangeurs de chaleur (100, 900) soient disposés en parallèle l'un par rapport à l'autre.
4. Circuit (1005, 1006, 1007, 1008, 1009) de refroidissement d'un dispositif de connexion électrique (10) destiné à la charge d'une batterie (3) de véhicule (2), comprenant une première boucle, dite boucle de refroidissement (800), dans laquelle un fluide caloporteur (750) est destiné à circuler et une deuxième boucle (805) dans laquelle un fluide réfrigérant (700) est destiné à circuler, la deuxième boucle (805) comprenant :
- un compresseur (200) destiné à élever une pression du fluide réfrigérant (700),
- un condenseur (300, 301), situé en aval du compresseur (200) selon un sens de circulation du fluide réfrigérant (700) dans la deuxième boucle (805),
- au moins un organe de détente (401, 402, 403, 404, 405) destiné à abaisser la pression du fluide réfrigérant (700),
le circuit (1005, 1006, 1007, 1008, 1009) comprenant un refroidisseur (650) destiné à opérer un transfert thermique entre le fluide caloporteur (750) de la première boucle (800) et le fluide réfrigérant (700) de la deuxième boucle (805),
caractérisé en ce que la boucle de refroidissement (800) comprend un échangeur de chaleur, appelé élément de traitement thermique (900), dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique (10).
5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que la boucle de refroidissement (800) comprend un deuxième échangeur de chaleur (100) destiné à un refroidissement d'une batterie (3) du véhicule (2).
6. Circuit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément de traitement thermique (900) dédié au refroidissement du dispositif de connexion électrique (10) est disposé en série du deuxième échangeur de chaleur (100).
7. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que la boucle de refroidissement (800) comprend une branche parallèle (850) sur laquelle le deuxième échangeur de chaleur (100) est disposé.
8. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que la boucle de refroidissement (800) comprend une branche parallèle (850) sur laquelle l'élément de traitement thermique (900) est disposé.
9. Circuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la boucle de refroidissement (800) comprend un radiateur (350).
10. Circuit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que sur la deuxième boucle (805), le refroidisseur (650) est disposé sur une branche, dite branche de refroidisseur (802), parallèle d'une branche, dite branche de climatisation (804), supportant un évaporateur (600).
EP18779740.2A 2017-08-29 2018-08-29 Dispositif de connexion électrique pour véhicule refroidi par un circuit de fluide caloporteur Pending EP3661798A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1757952A FR3070556B1 (fr) 2017-08-29 2017-08-29 Dispositif de connexion electrique pour vehicule refroidi par un circuit de fluide caloporteur
PCT/FR2018/052122 WO2019043337A1 (fr) 2017-08-29 2018-08-29 Dispositif de connexion electrique pour vehicule refroidi par un circuit de fluide caloporteur

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3661798A1 true EP3661798A1 (fr) 2020-06-10

Family

ID=61873361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18779740.2A Pending EP3661798A1 (fr) 2017-08-29 2018-08-29 Dispositif de connexion électrique pour véhicule refroidi par un circuit de fluide caloporteur

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3661798A1 (fr)
FR (1) FR3070556B1 (fr)
WO (1) WO2019043337A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020204694A1 (de) * 2020-02-21 2021-08-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Steuern des Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers und Ladevorrichtung
CN114243152B (zh) * 2021-12-07 2024-04-19 国网中兴有限公司 锂电池的冷却及余热回收装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0823767A1 (fr) * 1996-08-07 1998-02-11 SUMITOMO WIRING SYSTEMS, Ltd. Système de charge de véhicule électrique
US8336319B2 (en) * 2010-06-04 2012-12-25 Tesla Motors, Inc. Thermal management system with dual mode coolant loops
DE102010050562B3 (de) * 2010-11-05 2012-04-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Laden eines mit elektrischer Energie antreibbaren Fahrzeugs
US9321362B2 (en) * 2014-02-05 2016-04-26 Tesia Motors, Inc. Cooling of charging cable
US10857887B2 (en) * 2014-10-03 2020-12-08 Lightening Energy Electric vehicle battery thermal management system and method
US10377264B2 (en) * 2015-01-30 2019-08-13 Ford Global Technologies, Llc Vehicle conductive charge port having cooling infrastructure
US9827846B2 (en) * 2015-06-10 2017-11-28 Ford Global Technologies, Llc Traction battery cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
FR3070556A1 (fr) 2019-03-01
FR3070556B1 (fr) 2019-08-16
WO2019043337A1 (fr) 2019-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3451485A1 (fr) Dispositif de connexion électrique pour véhicule automobile refroidi par un circuit de fluide réfrigérant
EP2258571B1 (fr) Dispositif d'échange thermique et système de gestion thermique
EP0611675B1 (fr) Véhicule automobile à traction électrique comprenant un dispositif de récupération d'énergie
EP2632748B1 (fr) Dispositif de conditionnement thermique d'une chaîne de traction et d'un habitacle de véhicule
EP2655120B1 (fr) Procede et systeme de regulation de la temperature d'une batterie d'alimentation d'un vehicule a traction electrique et vehicule equipe d'un tel systeme
EP2437955B1 (fr) Dispositif et procédé de gestion thermique multifonction d'un véhicule électrique
EP3781882B1 (fr) Dispositif de conditionnement thermique pour véhicule automobile
WO2020126619A1 (fr) Dispositif de gestion thermique d'un circuit de fluide caloporteur d'un véhicule hybride
FR3070556B1 (fr) Dispositif de connexion electrique pour vehicule refroidi par un circuit de fluide caloporteur
FR2999812A3 (fr) Batterie, dispositif de charge rapide et station de charge rapide pour vehicules electriques ou hybrides a refroidissement optimise
FR3070330B1 (fr) Connecteur electrique participant a une charge de batterie de vehicule et comprenant un element de traitement thermique
FR3077242A1 (fr) Circuit de fluide refrigerant pour vehicule
FR3063182B1 (fr) Systeme de conditionnement thermique d'un vehicule automobile mettant en oeuvre un dispositif de gestion thermique d'un pack-batterie
FR3065325A1 (fr) Dispositif de gestion thermique d'un pack-batterie
EP4100268A1 (fr) Dispositif de recuperation et de regulation d'energie thermique d'un vehicule electrique a generateur electrochimique avec un systeme hvac
FR3097472A1 (fr) Procédé de contrôle d’un circuit de conditionnement thermique d’un véhicule automobile
WO2019186057A1 (fr) Circuit de gestion thermique d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile et procede de pilotage associe
FR2819344A1 (fr) Vehicule comportant une batterie d'accumulateurs refroidie par un dispositif de climatisation
FR3076895A1 (fr) Echangeur de chaleur pour vehicule mu au moins en partie par un moteur electrique
EP3747080B1 (fr) Procédé de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique équipant un véhicule
FR3112719A1 (fr) Dispositif de gestion thermique des batteries d’un véhicule automobile électrique ou hybride
WO2024088986A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique
WO2024079242A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique
FR3104494A1 (fr) Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile
WO2023072587A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200302

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20211214

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230528