FR2819345A1 - Method of control of cooling of traction battery in electrically powered vehicle, uses supplementary evaporator in air conditioning unit to cool battery, with electronic controller monitoring battery temperature and condition - Google Patents

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Abstract

The battery (12) is cooled by subsidiary evaporator tubes in the air conditioning circuit (26) cooling the vehicle interior. An electronic control unit (38) responds to internal temperature and condition of the battery, and regulates operation of the air conditioning unit to ensure it cools the refrigerant to hold the internal temperature of the battery to a set level.

Description

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"Procédé de commande du dispositif de refroidissement d'une batterie d'accumulateurs et véhicule pour sa mise en oeuvre"
L'invention concerne un procédé de commande du dispositif de refroidissement d'une batterie d'accumulateurs de traction d'un véhicule. "Method for controlling the cooling device of a storage battery and vehicle for its implementation"
The invention relates to a method for controlling the cooling device of a traction storage battery of a vehicle.

L'invention concerne plus particulièrement un procédé de commande du dispositif de refroidissement d'une batterie d'accumulateurs de traction d'un véhicule automobile dont la motorisation fait appel à au moins un moteur électrique, du type dans lequel le dispositif de refroidissement comporte un circuit de refroidissement pour la circulation d'un fluide caloporteur à l'intérieur de canaux de refroidissement qui sont adjacents à au moins une paroi des éléments d'accumulateurs de la batterie, du type dans lequel un dispositif de climatisation est susceptible de refroidir le fluide caloporteur du circuit de refroidissement, le dispositif de climatisation comportant un circuit fermé de climatisation dans lequel circule un fluide frigorigène et dans lequel sont agencés en série respectivement, dans le sens d'écoulement du fluide, un détendeur, un évaporateur principal, un compresseur et un condenseur, et du type dans lequel le dispositif de refroidissement est commandé par une unité électronique en fonction de la température interne de la batterie et en fonction de l'état de sollicitation de la batterie.  The invention relates more particularly to a method of controlling the device for cooling a traction storage battery of a motor vehicle, the motorization of which requires at least one electric motor, of the type in which the cooling device comprises a cooling circuit for the circulation of a heat transfer fluid inside cooling channels which are adjacent to at least one wall of the accumulator elements of the battery, of the type in which an air conditioning device is capable of cooling the fluid coolant of the cooling circuit, the air conditioning device comprising a closed air conditioning circuit in which a refrigerant circulates and in which are arranged in series respectively, in the direction of flow of the fluid, a pressure reducer, a main evaporator, a compressor and a condenser, and of the type in which the cooling device is controlled by r an electronic unit as a function of the internal temperature of the battery and as a function of the state of stress of the battery.

Les performances de la batterie de traction d'un véhicule dépendent fortement de sa température de fonctionnement.  The performance of a vehicle's traction battery strongly depends on its operating temperature.

Lorsque la température de fonctionnement est trop élevée, cela provoque généralement, en charge, une perte de rendement

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ou une interdiction de la charge, et, en décharge ou en pause, une autodécharge importante, voire une dégradation de la durée de vie et de l'autonomie de la batterie. When the operating temperature is too high, this generally causes a loss of efficiency under load.
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or a prohibition on charging, and, when discharging or pausing, significant self-discharge, or even a deterioration in battery life and autonomy.

Lorsque la température ambiante est supérieure à la température optimale de fonctionnement de la batterie, l'air extérieur ne peut plus servir de source froide nécessaire pour When the ambient temperature is higher than the optimum operating temperature of the battery, the outside air can no longer serve as the cold source necessary for

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évacuer les calories produites dans l'électrolyte des éléments d'accumulateurs de la batterie.  remove the calories produced in the electrolyte from the accumulator elements of the battery.

En effet, en utilisant un dispositif de refroidissement (par air ou par eau)"idéal", la température des batteries serait au minimum égale à la température ambiante.  In fact, by using an "ideal" (air or water) cooling device, the temperature of the batteries would be at least equal to ambient temperature.

C'est pourquoi on prévoit un dispositif de refroidissement de la batterie, par exemple selon le document JP-A-10.208. 781, qui est commandé selon un procédé qui vise à refroidir la batterie lorsque sa température interne est trop élevée par rapport à une valeur de consigne de température.  This is why a battery cooling device is provided, for example according to document JP-A-10.208. 781, which is controlled according to a process which aims to cool the battery when its internal temperature is too high compared to a temperature set point.

A cet effet, un fluide caloporteur circule dans un circuit de refroidissement de la batterie, de manière à provoquer des transferts de chaleur entre la batterie et le fluide caloporteur.  For this purpose, a heat transfer fluid circulates in a cooling circuit of the battery, so as to cause heat transfers between the battery and the heat transfer fluid.

Ces transferts s'effectuent selon une certaine cinétique qui est liée à la surface, à la nature et à l'épaisseur des matériaux employés pour réaliser le circuit de refroidissement.  These transfers are carried out according to a certain kinetics which is linked to the surface, to the nature and to the thickness of the materials used to produce the cooling circuit.

Généralement, le dispositif de refroidissement est piloté par une unité électronique désignée sous le terme de Battery Management System (BMS).  Generally, the cooling device is controlled by an electronic unit designated by the term of Battery Management System (BMS).

L'unité électronique calcule l'état de charge de la batterie et surveille notamment la tension totale, et éventuellement les tensions individuelles, dans les éléments d'accumulateurs de la batterie. Elle surveille aussi la température de l'air extérieur et la température en certains points de la batterie.  The electronic unit calculates the state of charge of the battery and in particular monitors the total voltage, and possibly individual voltages, in the accumulator elements of the battery. It also monitors the outside air temperature and the temperature at certain points in the battery.

En fonction des phases de déplacement, de pause et de chargement en électricité du véhicule, c'est-à-dire en fonction de l'état de sollicitation de la batterie, l'unité électronique pilote le

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dispositif de refroidissement en vue de maintenir la température interne de la batterie au niveau de sa valeur de consigne. Depending on the movement, pause and charging phases of the vehicle, that is to say according to the state of battery demand, the electronic unit controls the
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cooling device in order to maintain the internal temperature of the battery at its set value.

Si la température de la batterie est trop élevée, l'unité électronique interdit la décharge et la charge de la batterie, ce qui se traduit par une limitation des performances du véhicule pouvant aller jusqu'à l'immobilisation, et elle interdit le chargement en électricité de la batterie à l'arrêt. If the temperature of the battery is too high, the electronic unit prohibits discharging and charging the battery, which results in a limitation of vehicle performance which can go as far as immobilization, and it prohibits charging in battery electricity off.

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Cette situation se produit par exemple au démarrage d'un véhicule qui est resté longtemps à l'arrêt sur un parking extérieur, dans une température ambiante très chaude, et/ou sous un rayonnement solaire important.  This situation occurs for example when starting a vehicle that has been stationary for a long time in an outdoor parking lot, in a very hot ambient temperature, and / or under strong solar radiation.

Dans cette situation, le véhicule est indisponible pendant une période de temps qui dépend notamment de la différence de température entre la batterie et l'air extérieur, de la vitesse des échanges thermiques entre le fluide caloporteur et la batterie.  In this situation, the vehicle is unavailable for a period of time which depends in particular on the temperature difference between the battery and the outside air, on the speed of the heat exchanges between the heat transfer fluid and the battery.

Expérimentalement, on a constaté que ce sont ces vitesses d'échange qui constituent l'étape lente du processus de refroidissement.  Experimentally, it has been found that these exchange rates constitute the slow stage of the cooling process.

Ainsi, la disponibilité d'un véhicule électrique, ou du type à motorisation hybride, est fortement limitée lorsque la température ambiante est élevée, par exemple lors d'un été chaud.  Thus, the availability of an electric vehicle, or of the hybrid motorized type, is severely limited when the ambient temperature is high, for example during a hot summer.

Dans le but de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un procédé du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'unité électronique commande le dispositif de climatisation de manière qu'il refroidisse le fluide caloporteur en fonction d'une valeur de consigne de la température interne de la batterie.  In order to remedy these drawbacks, the invention provides a method of the type described above, characterized in that the electronic unit controls the air conditioning device so that it cools the heat transfer fluid as a function of a set value the internal temperature of the battery.

Le procédé selon l'invention permet d'augmenter la valeur des échanges de chaleur entre la batterie et le fluide caloporteur.  The method according to the invention makes it possible to increase the value of the heat exchanges between the battery and the heat transfer fluid.

Ce procédé permet aussi d'éviter les risques d'indisponibilités du véhicule lorsque le milieu ambiant est très chaud.  This process also makes it possible to avoid the risks of unavailability of the vehicle when the ambient environment is very hot.

De plus, la durée de vie et les performances de la batterie sont améliorées.  In addition, the battery life and performance are improved.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le procédé comporte deux modes de fonctionnements distincts :

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. un premier mode de fonctionnement, lorsque le véhicule se déplace, au cours duquel l'unité électronique commande le dispositif de climatisation en fonction de la vitesse de montée en température de la batterie, de manière que la température interne According to other characteristics of the invention: - the method comprises two distinct operating modes:
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. a first operating mode, when the vehicle is moving, during which the electronic unit controls the air conditioning device as a function of the rate of temperature rise of the battery, so that the internal temperature

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de la batterie soit sensiblement égale à une valeur de consigne de la température en déplacement ; a un deuxième mode de fonctionnement, lorsque le véhicule est à l'arrêt, au cours duquel l'unité électronique commande le dispositif de climatisation en fonction de l'état de charge de la batterie et en fonction de la vitesse de montée en température de la batterie, de manière que la température interne de la batterie soit sensiblement égale à une valeur de consigne de la température à l'arrêt ; - le premier mode de fonctionnement n'est mis en oeuvre

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que si la température interne de la batterie est supérieure ou égale à la valeur de consigne de la température en déplacement ; - le deuxième mode de fonctionnement n'est mis en oeuvre que si l'état de charge de la batterie est supérieur à une valeur de consigne de l'état de charge ; - la valeur de consigne de la température à l'arrêt et la valeur de consigne de l'état de charge à l'arrêt varient suivant que la batterie est, ou non, en phase de chargement en électricité ; - si la température de l'air à l'extérieur du véhicule est inférieure à une température de seuil, l'unité électronique commande le refroidissement du fluide caloporteur par l'air extérieur ; - l'unité électronique pilote la puissance de refroidissement
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fournie par le dispositif de climatisation ; - lorsque le compresseur du dispositif de climatisation est entraîné par un moteur électrique alimenté par la batterie, l'unité électronique commande le moteur électrique ; - l'unité électronique pilote la tension d'alimentation du moteur électrique ; - l'unité électronique pilote le débit du fluide frigorigène dans le circuit de climatisation. of the battery is substantially equal to a setpoint of the moving temperature; has a second operating mode, when the vehicle is stationary, during which the electronic unit controls the air conditioning device as a function of the state of charge of the battery and as a function of the rate of temperature rise of the battery, so that the internal temperature of the battery is substantially equal to a setpoint of the temperature at rest; - the first operating mode is not implemented
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only if the internal temperature of the battery is greater than or equal to the setpoint of the moving temperature; - The second operating mode is only implemented if the state of charge of the battery is greater than a set value of the state of charge; - the setpoint for the temperature at standstill and the setpoint for the state of charge at standstill vary depending on whether or not the battery is charging electricity; - if the air temperature outside the vehicle is below a threshold temperature, the electronic unit controls the cooling of the heat transfer fluid by the outside air; - the electronic unit controls the cooling power
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supplied by the air conditioning system; - when the compressor of the air conditioning system is driven by an electric motor powered by the battery, the electronic unit controls the electric motor; - the electronic unit controls the supply voltage of the electric motor; - the electronic unit controls the flow of refrigerant in the air conditioning circuit.

L'invention propose aussi un véhicule automobile pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des  The invention also provides a motor vehicle for implementing a method according to any one of

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caractéristiques précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de climatisation est le dispositif de climatisation de l'habitacle du véhicule et caractérisé en ce que la batterie est isolée thermiquement par rapport à l'extérieur.  previous characteristics, characterized in that the air conditioning device is the vehicle interior air conditioning device and characterized in that the battery is thermally insulated from the outside.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma qui représente le dispositif de refroidissement d'une batterie de traction d'un véhicule ;

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- la figure 2 est un schéma qui représente une portion du circuit de refroidissement de la batterie ; - la figure 3 est un schéma qui représente un dispositif de climatisation d'un véhicule. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which: - Figure 1 is a diagram which represents the device for cooling a vehicle traction battery;
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- Figure 2 is a diagram showing a portion of the battery cooling circuit; - Figure 3 is a diagram showing a vehicle air conditioning device.

On a représenté schématiquement sur la figure 1 le dispositif de refroidissement 10 d'une batterie 12 d'accumulateurs de traction d'un véhicule automobile (non représenté) dont la motorisation fait appel à au moins un moteur électrique.  Schematically shown in Figure 1 the cooling device 10 of a battery 12 of traction accumulators of a motor vehicle (not shown) whose motorization uses at least one electric motor.

Le véhicule est par exemple du type à motorisation hybride, c'est à dire que son énergie de déplacement peut être fournie par un moteur électrique et/ou par un moteur thermique en fonction de ses conditions d'utilisation.  The vehicle is for example of the hybrid motorized type, that is to say that its displacement energy can be supplied by an electric motor and / or by a heat engine depending on its conditions of use.

Le dispositif de refroidissement 10 comporte un circuit de refroidissement 14 de la batterie 12 d'accumuiateurs.  The cooling device 10 comprises a cooling circuit 14 of the battery 12 of accumulators.

Ce circuit de refroidissement 14 est représenté partiellement sur la figure 2.  This cooling circuit 14 is partially shown in FIG. 2.

Le circuit de refroidissement 14 comprend des canaux de refroidissement 16,18 qui sont adjacents à au moins une paroi 20,22 des éléments d'accumulateurs 24 de la batterie 12.  The cooling circuit 14 comprises cooling channels 16, 18 which are adjacent to at least one wall 20, 22 of the accumulator elements 24 of the battery 12.

Le circuit de refroidissement 14 est prévu pour permettre la circulation d'un fluide caloporteur, ici de l'air, en vue de refroidir les éléments d'accumulateurs 24.  The cooling circuit 14 is provided to allow the circulation of a heat transfer fluid, here air, in order to cool the accumulator elements 24.

La circulation de l'air dans le circuit de refroidissement 14 est illustrée par des flèches sur la figure 2.  The circulation of air in the cooling circuit 14 is illustrated by arrows in FIG. 2.

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L'air est prélevé ici à l'extérieur EXT du véhicule. On note que la circulation de l'air dans le circuit de refroidissement 14 peut être accélérée au moyen d'un ventilateur par exemple (non représenté). The air is taken here outside EXT of the vehicle. It is noted that the circulation of air in the cooling circuit 14 can be accelerated by means of a fan for example (not shown).

Le dispositif de refroidissement 10 comporte aussi un dispositif de climatisation 26 qui est susceptible de refroidir l'air circulant dans le circuit de refroidissement 14, en amont de la batterie 12.  The cooling device 10 also includes an air conditioning device 26 which is capable of cooling the air circulating in the cooling circuit 14, upstream of the battery 12.

Avantageusement, le dispositif de climatisation 26 est le dispositif de climatisation de l'habitacle du véhicule. Ce dispositif

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de climatisation 26 permet donc de refroidir à la fois l'air contenu dans l'habitacle et l'air circulant dans le circuit de refroidissement 14. Advantageously, the air conditioning device 26 is the air conditioning device for the passenger compartment of the vehicle. These measures
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air conditioning 26 therefore makes it possible to cool both the air contained in the passenger compartment and the air circulating in the cooling circuit 14.

De manière classique, le dispositif de climatisation 26, qui est représenté schématiquement sur la figure 3, comporte un circuit fermé de climatisation 28 dans lequel circule un fluide frigorigène, par exemple du fréon du type HFC134a. Conventionally, the air conditioning device 26, which is shown diagrammatically in FIG. 3, comprises a closed air conditioning circuit 28 in which a refrigerant circulates, for example freon of the HFC134a type.

Le fluide frigorigène circule ici dans le sens horaire, en considérant la figure 3.  The refrigerant circulates here clockwise, considering figure 3.

Le circuit de climatisation 28 comporte en série respectivement, dans le sens d'écoulement du fluide frigorigène, un détendeur 30, un évaporateur 32, un compresseur 34 et un condenseur 36.  The air conditioning circuit 28 comprises in series respectively, in the direction of flow of the refrigerant, a pressure reducer 30, an evaporator 32, a compressor 34 and a condenser 36.

Le dispositif de climatisation 26 fonctionne selon le principe d'un réfrigérateur à compresseur.  The air conditioning device 26 operates on the principle of a compressor refrigerator.

Le fluide frigorigène se vaporise dans l'évaporateur 32, sous l'action de la chaleur prélevée dans l'habitacle du véhicule, par exemple au moyen d'un ventilateur qui envoie l'air contenu dans l'habitacle du véhicule sur l'évaporateur 32.  The refrigerant vaporizes in the evaporator 32, under the action of the heat taken from the passenger compartment of the vehicle, for example by means of a fan which sends the air contained in the passenger compartment of the vehicle to the evaporator 32.

En se vaporisant, le fluide frigorigène provoque le refroidissement du flux d'air de l'habitacle.  By vaporizing, the refrigerant causes the air flow in the passenger compartment to cool.

Le fluide frigorigène sort donc de l'évaporateur 32 à l'état gazeux et il pénètre dans le compresseur 34 qui l'aspire et le  The refrigerant therefore leaves the evaporator 32 in the gaseous state and it enters the compressor 34 which sucks it in and

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comprime en vue de lui retirer la chaleur transmise par l'air de l'habitacle.  compresses to remove heat from the cabin air.

Le compresseur 34 refoule ensuite le fluide frigorigène comprimé à l'état de vapeur dans le condenseur 36.  The compressor 34 then delivers the compressed refrigerant in the vapor state to the condenser 36.

Le condenseur 36 comporte une grande surface d'échange thermique avec l'air extérieur EXT de manière à évacuer à nouveau la chaleur absorbée par le fluide frigorigène et de manière à condenser le fluide frigorigène.  The condenser 36 has a large heat exchange surface with the outside air EXT so as to again evacuate the heat absorbed by the refrigerant and so as to condense the refrigerant.

Le fluide frigorigène sort donc idéalement du condenseur 36 à l'état liquide saturé.  The refrigerant therefore ideally leaves the condenser 36 in the saturated liquid state.

Le fluide frigorigène passe ensuite dans le détendeur 30, généralement commandé par un thermostat (non représenté), qui a pour fonction d'amener la température du fluide frigorigène à une valeur inférieure à celle du fluide à refroidir.  The refrigerant then passes through the expansion valve 30, generally controlled by a thermostat (not shown), which has the function of bringing the temperature of the refrigerant to a value lower than that of the fluid to be cooled.

Le dispositif de refroidissement 10 est commandé par une unité électronique 38 en fonction de la température interne de la batterie 12 et en fonction de l'état de sollicitation de la batterie 12.  The cooling device 10 is controlled by an electronic unit 38 as a function of the internal temperature of the battery 12 and as a function of the stress state of the battery 12.

Conformément aux enseignements de l'invention, dans le procédé de commande du dispositif de refroidissement 10, l'unité électronique 38 commande le dispositif de climatisation 26 de manière qu'il refroidisse l'air circulant dans le circuit de refroidissement 14 en fonction d'une valeur de consigne Ct de la température interne de la batterie 12.  In accordance with the teachings of the invention, in the method for controlling the cooling device 10, the electronic unit 38 controls the air conditioning device 26 so that it cools the air circulating in the cooling circuit 14 as a function of a set value Ct of the internal temperature of the battery 12.

L'unité électronique 38 est donc susceptible de commander la déviation d'une partie de la puissance frigorifique produite

Figure img00070001

par le dispositif de climatisation 26 vers la batterie 12. The electronic unit 38 is therefore capable of controlling the deviation of a part of the cooling power produced
Figure img00070001

by the air conditioning device 26 to the battery 12.

Avantageusement, le compresseur 34 du dispositif de climatisation 26 est entraîné en rotation par un moteur électrique 40 qui est alimenté en courant électrique par la batterie 12 et qui est commandé par l'unité électronique 38. Advantageously, the compressor 34 of the air conditioning device 26 is rotated by an electric motor 40 which is supplied with electric current by the battery 12 and which is controlled by the electronic unit 38.

L'unité électronique 38 peut ainsi commander le dispositif de climatisation 26 en pilotant la tension d'alimentation du moteur 40.  The electronic unit 38 can thus control the air conditioning device 26 by controlling the supply voltage of the motor 40.

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Selon une variante de réalisation (non représentée) de l'invention, l'unité électronique 38 commande le dispositif de climatisation 26 en pilotant le débit du fluide frigorigène dans le circuit de climatisation 28.  According to an alternative embodiment (not shown) of the invention, the electronic unit 38 controls the air conditioning device 26 by controlling the flow of the refrigerant in the air conditioning circuit 28.

Le circuit de refroidissement 14 comporte ici une branche principale 42 qui alimente les canaux de refroidissement 16,18 avec de l'air refroidi par le dispositif de climatisation 26 et une branche secondaire 44 qui alimente les canaux de refroidissement 16,18 avec de l'air provenant directement de l'extérieur EXT.  The cooling circuit 14 here comprises a main branch 42 which supplies the cooling channels 16,18 with air cooled by the air conditioning device 26 and a secondary branch 44 which supplies the cooling channels 16,18 with air coming directly from the outside EXT.

Chaque branche 42,44 comporte ici un dispositif d'obturation associé 46,48 qui est commandé par l'unité électronique 38.  Each branch 42, 44 here comprises an associated closure device 46, 48 which is controlled by the electronic unit 38.

Les dispositifs d'obturation 46,48 sont par exemple des vannes.  The closing devices 46, 48 are for example valves.

Lorsque la température de l'air à l'extérieur TEXT est

Figure img00080001

inférieure à une température de seuil tg, alors l'unité électronique 38 commande la fermeture du dispositif d'obturation principal 46 et l'ouverture du dispositif d'obturation secondaire 48, de manière que la batterie 12 soit refroidie directement par l'air extérieur. When the outside air temperature TEXT is
Figure img00080001

lower than a threshold temperature tg, then the electronic unit 38 controls the closing of the main shutter device 46 and the opening of the secondary shutter device 48, so that the battery 12 is cooled directly by the outside air .

Dans cette situation, le dispositif de refroidissement 10 ne sollicite pas le dispositif de climatisation 26 qui est alors dédié à l'habitacle du véhicule. In this situation, the cooling device 10 does not stress the air conditioning device 26 which is then dedicated to the passenger compartment of the vehicle.

On note que la température de seuil ts est inférieure dans tous les cas à la valeur de consigne Ct de la température interne de la batterie 12.  It is noted that the threshold temperature ts is lower in all cases than the set value Ct of the internal temperature of the battery 12.

De préférence, le procédé selon l'invention comporte un premier mode de fonctionnement M1 lorsque le véhicule se déplace et un deuxième mode de fonctionnement M2 lorsque le véhicule est à l'arrêt.  Preferably, the method according to the invention comprises a first operating mode M1 when the vehicle is moving and a second operating mode M2 when the vehicle is stopped.

Selon le premier mode de fonctionnement M1, l'unité électronique 38 commande le dispositif de climatisation 26 en

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fonction de la vitesse Vmt de montée en température de la batterie 12, de manière que la température interne de la batterie soit According to the first operating mode M1, the electronic unit 38 controls the air conditioning device 26 by
Figure img00080002

function of the speed Vmt of temperature rise of the battery 12, so that the internal temperature of the battery is

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sensiblement égale à une valeur de consigne Ctd de la température en déplacement.  substantially equal to a set value Ctd of the moving temperature.

Lorsque l'unité électronique 38 pilote le dispositif de climatisation 26, le dispositif d'obturation principal 46 est ouvert

Figure img00090001

et le dispositif d'obturation secondaire 48 est fermé. When the electronic unit 38 controls the air conditioning device 26, the main shutter device 46 is open
Figure img00090001

and the secondary closure device 48 is closed.

Si la température interne de la batterie 12 est inférieure à la valeur de consigne Ctd, alors l'unité électronique 38 ne sollicite pas le dispositif de climatisation 26 et les dispositifs d'obturation 46,48 sont par exemple maintenus fermés. If the internal temperature of the battery 12 is lower than the set value Ctd, then the electronic unit 38 does not request the air conditioning device 26 and the shutter devices 46, 48 are for example kept closed.

La température interne de la batterie 12 va alors augmenter, sous l'effet des sollicitations imposées par le moteur électrique du véhicule qui consomme l'énergie électrique emmagasinée dans les éléments d'accumulateurs 24.  The internal temperature of the battery 12 will then increase, under the effect of the stresses imposed by the electric motor of the vehicle which consumes the electric energy stored in the accumulator elements 24.

Lorsque la température interne de la batterie 12 atteint la valeur de consigne Ctd, alors l'unité électronique 38 commande l'ouverture du dispositif d'obturation principal 46 et le fonctionnement du dispositif de climatisation 26 de manière que la température interne de la batterie 12 soit sensiblement égale à la valeur de consigne Ctd.  When the internal temperature of the battery 12 reaches the set value Ctd, then the electronic unit 38 controls the opening of the main shutter device 46 and the operation of the air conditioning device 26 so that the internal temperature of the battery 12 is substantially equal to the set value Ctd.

On note que plus la vitesse Vmt de montée en température de la batterie 12 est importante, plus l'unité électronique 38 commande une déviation importante de la puissance frigorifique produite par le dispositif de climatisation 26.  It is noted that the greater the speed Vmt of temperature rise of the battery 12, the more the electronic unit 38 controls a significant deviation of the cooling power produced by the air conditioning device 26.

Cependant, on fixe une valeur limite de la puissance frigorifique prélevée par le dispositif de refroidissement 10, de manière à ne pas pénaliser excessivement le refroidissement de l'habitacle du véhicule.  However, a limit value of the refrigerating power taken by the cooling device 10 is fixed, so as not to excessively penalize the cooling of the passenger compartment of the vehicle.

Selon le deuxième mode de fonctionnement M2, l'unité électronique 38 commande le dispositif de climatisation 26 en fonction de l'état de charge Ec de la batterie 12 et en fonction de la vitesse Vmt de montée en température de la batterie 12, de manière que la température interne de la batterie 12 soit sensiblement égale à une valeur de consigne Cta de la température à l'arrêt.  According to the second operating mode M2, the electronic unit 38 controls the air conditioning device 26 as a function of the state of charge Ec of the battery 12 and as a function of the speed Vmt of temperature rise of the battery 12, so that the internal temperature of the battery 12 is substantially equal to a setpoint Cta of the temperature at standstill.

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Le dispositif de climatisation 26 est donc sollicité pour refroidir la batterie 12, à condition que l'état de charge de la batterie 12 soit supérieur à une valeur de consigne CEc de l'état de charge Ec et à condition que la température interne de la batterie 12 soit supérieure à la valeur de consigne Cta de température à l'arrêt.  The air conditioning device 26 is therefore requested to cool the battery 12, provided that the state of charge of the battery 12 is greater than a setpoint CEc of the state of charge Ec and provided that the internal temperature of the battery 12 is greater than the setpoint temperature Cta at standstill.

Lorsque la température interne de la batterie 12 est égale à sa valeur de consigne Cta, alors l'unité électronique 38 commande l'arrêt du dispositif de climatisation 26.  When the internal temperature of the battery 12 is equal to its set value Cta, then the electronic unit 38 controls the stopping of the air conditioning device 26.

Le dispositif de climatisation 26 est alors remis en marche périodiquement, en fonction de la vitesse de refroidissement de la batterie 12, en vue de compenser lés effets liés à l'inertie thermique de la batterie 12 et en vue de compenser les pertes thermiques de la batterie 12.  The air conditioning device 26 is then restarted periodically, as a function of the cooling speed of the battery 12, with a view to compensating for the effects linked to the thermal inertia of the battery 12 and with a view to compensating for the thermal losses of the battery 12.

Avantageusement, on diminue les pertes thermiques de la batterie 12 en l'isolant thermiquement par rapport à l'extérieur EXT.  Advantageously, the thermal losses of the battery 12 are reduced by thermally insulating it from the exterior EXT.

Le procédé et le véhicule selon l'invention permettent de limiter l'échauffement de la batterie 12.  The method and the vehicle according to the invention make it possible to limit the heating of the battery 12.

Ainsi, pour un véhicule du type à motorisation hybride, le dissipations de chaleur produites sur une période de 24 heures ne dépassent pas 4 kWh, soit une puissance moyenne par heure de 170 W environ.  Thus, for a vehicle of the hybrid motorized type, the heat dissipation produced over a 24-hour period does not exceed 4 kWh, or an average power per hour of approximately 170 W.

Cette chaleur dissipée n'est pas constante dans le temps, puisqu'elle dépend à chaque instant de la demande de puissance formulée par le conducteur du véhicule. Mais, l'inertie thermique de la batterie 12, c'est à dire le produit de sa masse par sa capacité thermique massique, étant importante, la puissance transmise au fluide caloporteur reste faible, même pendant des appels de puissance importants.  This dissipated heat is not constant over time, since it depends at all times on the demand for power formulated by the driver of the vehicle. However, the thermal inertia of the battery 12, that is to say the product of its mass by its specific thermal capacity, being large, the power transmitted to the heat transfer fluid remains low, even during significant power calls.

La chaleur est alors stockée principalement dans la capacité thermique de la batterie 12, ce qui provoque une augmentation de sa température interne pendant ces phases de fortes sollicitations. C'est pourquoi le refroidissement de la  The heat is then stored mainly in the thermal capacity of the battery 12, which causes its internal temperature to increase during these phases of high stresses. This is why cooling the

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batterie 12 doit être sensiblement continu, et il doit être effectif y compris pendant les périodes ou la batterie 12 n'est pas sollicitée.  battery 12 must be substantially continuous, and it must be effective even during the periods when battery 12 is not stressed.

On note que, lorsque le véhicule est à l'arrêt, le dispositif de climatisation 26 de l'habitacle est généralement arrêté.  It is noted that, when the vehicle is stopped, the air conditioning device 26 of the passenger compartment is generally stopped.

Par conséquent, s'il est nécessaire de mettre en marche le dispositif de climatisation 26 pour refroidir la batterie 12, alors l'unité électronique 38 limite la production de puissance réfrigérante au circuit de refroidissement 14, par exemple en bloquant la circulation de l'air provenant de l'habitacle.  Therefore, if it is necessary to turn on the air conditioning device 26 to cool the battery 12, then the electronic unit 38 limits the production of cooling power to the cooling circuit 14, for example by blocking the circulation of the air from the passenger compartment.

De préférence, la valeur de consigne Cta de la température à l'arrêt et la valeur de consigne CE, de l'état de charge Ec à l'arrêt sont différentes suivant que la batterie 12 est, ou non, en phase de chargement en électricité.  Preferably, the setpoint Cta of the temperature at standstill and the setpoint CE, of the state of charge Ec at standstill are different depending on whether or not the battery 12 is in the charging phase. electricity.

Lorsque la batterie 12 est en phase de chargement en électricité, le dispositif de refroidissement 10 peut solliciter le dispositif de climatisation 26 de manière plus importante car les réserves d'énergie électrique stockées dans la batterie 12 sont en augmentation.

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When the battery 12 is in the phase of charging electricity, the cooling device 10 can stress the air conditioning device 26 more significantly because the electrical energy reserves stored in the battery 12 are increasing.
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On note que le dispositif de climatisation 26 peut être utilisé en hiver pour chauffer la batterie 12. It is noted that the air conditioning device 26 can be used in winter to heat the battery 12.

Dans le cas d'un véhicule du type à motorisation hybride, on obtient par exemple les résultats suivants.  In the case of a vehicle of the hybrid motorized type, the following results are obtained for example.

Les conditions initiales sont les suivantes : - l'état de charge Ec initial de la batterie 12 est de 100 % ; - la température extérieure est de 40 C ; - la température interne de la batterie 12 est de 180 C, la

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batterie 12 ayant été maintenue à cette température par le dispositif de refroidissement 10. The initial conditions are as follows: - the initial state of charge Ec of the battery 12 is 100%; - the outside temperature is 40 C; the internal temperature of the battery 12 is 180 ° C., the
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battery 12 having been maintained at this temperature by the cooling device 10.

Le véhicule effectue par exemple un trajet urbain de 20 km, pendant une période d'une demi heure, puis il effectue une pause de huit heures, sans chargement en électricité, puis il effectue un trajet de 200 km sur autoroute, pendant une période  The vehicle for example makes a 20 km urban journey, for a period of half an hour, then it makes an eight-hour break, without charging in electricity, then it makes a 200 km journey on the motorway, for a period

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de deux heures, puis il effectue une pause de treize heures trente, avec chargement en électricité.  of two hours, then he takes a break of thirteen thirty, with electricity charging.

Le trajet urbain s'effectue uniquement en mode électrique, c'est à dire au moyen du moteur électrique du véhicule, de manière à éviter l'émission de polluants en zone urbaine.  The urban journey takes place only in electric mode, that is to say by means of the vehicle's electric motor, so as to avoid the emission of pollutants in urban areas.

L'autonomie du véhicule hybride en mode électrique étant d'environ 40 km pour une énergie consommée de 6,7 kWh, la consommation énergétique pour ce trajet urbain de 20 km est de 3,35 kWh.  The autonomy of the hybrid vehicle in electric mode being around 40 km for a consumed energy of 6.7 kWh, the energy consumption for this urban journey of 20 km is 3.35 kWh.

En supposant que le rendement énergétique est de 80 %, la quantité de chaleur produite par la batterie 12 est alors de 0,7 kWh, soit une puissance moyenne de 1,4 kW par heure.  Assuming that the energy efficiency is 80%, the amount of heat produced by the battery 12 is then 0.7 kWh, or an average power of 1.4 kW per hour.

Pour le trajet sur autoroute, le véhicule utilise

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principalement son moteur thermique qui permet, outre la traction du véhicule, de maintenir la batterie 12 dans un état de charge Ec minimum, par exemple 40 %. For the highway journey, the vehicle uses
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mainly its heat engine which allows, in addition to the traction of the vehicle, to maintain the battery 12 in a minimum state of charge Ec, for example 40%.

Si l'état de charge Ec est inférieur à 40 %, alors le moteur thermique charge la batterie 12 en électricité, par exemple avec une puissance de 8,75 kW.  If the state of charge Ec is less than 40%, then the heat engine charges the battery 12 with electricity, for example with a power of 8.75 kW.

La phase de chargement en électricité en pause, au cours de laquelle la batterie 12 est par exemple branchée sur le courant de secteur, s'effectue par exemple avec une puissance de 3 kW.  The charging phase of electricity on standby, during which the battery 12 is for example connected to the mains current, is carried out for example with a power of 3 kW.

Dans l'exemple d'une batterie 12 de 300 kg et de capacité thermique égale à 1 kJ/ (kg CC), l'ordre de grandeur des

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résistances thermiques de la batterie est : - résistance thermique interne : 0, 035 C/W ; - résistance thermique des parois, dans le cas de parois en plastique : 0, 015 C/W ; - résistance thermique de convection externe : elle peut varier de 0, pour une vitesse importante du fluide caloporteur, à 0, 1 C/W, pour une faible vitesse du fluide caloporteur, ce qui correspond quasiment à une convection naturelle. In the example of a battery 12 of 300 kg and a thermal capacity equal to 1 kJ / (kg CC), the order of magnitude of the
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thermal resistance of the battery is: - internal thermal resistance: 0.035 C / W; - thermal resistance of the walls, in the case of plastic walls: 0.015 C / W; - external convection thermal resistance: it can vary from 0, for a high speed of the heat transfer fluid, to 0.1 C / W, for a low speed of the heat transfer fluid, which almost corresponds to natural convection.

La résistance thermique totale de la batterie 12 est donc comprise entre 0,05 et 0, 17 C/W.  The total thermal resistance of the battery 12 is therefore between 0.05 and 0.17 C / W.

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On constate que la température interne de la batterie 12 n'excède pas 30 C, sa moyenne sur 24 heures étant égale à 23 C, alors que la température extérieure est de 40 C. It can be seen that the internal temperature of the battery 12 does not exceed 30 ° C., its 24-hour average being 23 ° C., while the outside temperature is 40 ° C.

La consommation énergétique du dispositif de climatisation 26 due au refroidissement de la batterie 12 est très faible pendant les phases de déplacement du véhicule.  The energy consumption of the air conditioning device 26 due to the cooling of the battery 12 is very low during the vehicle movement phases.

La climatisation de l'habitacle du véhicule n'est donc pas affectée de façon significative par le prélèvement de puissance frigorifique pour le refroidissement de la batterie 12.  The air conditioning of the passenger compartment of the vehicle is therefore not significantly affected by the withdrawal of cooling power for cooling the battery 12.

Lorsque le véhicule est à l'arrêt, sans chargement en électricité, une partie de la charge de la batterie 12 est utilisée pour faire diminuer sa température interne. Dans cet exemple, il en résulte une diminution d'environ 15 % de l'état de charge Ec de la batterie 12.  When the vehicle is stopped, without charging electricity, part of the charge of the battery 12 is used to decrease its internal temperature. In this example, this results in a decrease of about 15% in the state of charge Ec of the battery 12.

On note qu'il est important de ne pas faire fonctionner le dispositif de climatisation 26 à pleine puissance.  Note that it is important not to operate the air conditioning device 26 at full power.

En effet, du fait de l'importance de la résistance thermique interne de la batterie 12, on n'améliorerait pas la vitesse de refroidissement, mais au contraire on risquerait de provoquer un échauffement de la batterie 12, en raison de la grande quantité d'énergie qui serait consommée par le dispositif de climatisation 26.  Indeed, because of the importance of the internal thermal resistance of the battery 12, the cooling rate would not be improved, but on the contrary there would be a risk of causing the battery 12 to heat up, due to the large amount of energy that would be consumed by the air conditioning system 26.

Selon une variante de réalisation (non représentée) de l'invention, le fluide caloporteur du dispositif de refroidissement 10 est un liquide, par exemple de l'eau.  According to an alternative embodiment (not shown) of the invention, the heat transfer fluid of the cooling device 10 is a liquid, for example water.

Cette variante nécessite l'ajout dans le véhicule d'un circuit fermé de refroidissement qui comporte une pompe électrique et d'un évaporateur supplémentaire qui est agencé en parallèle avec l'évaporateur principal 32 servant au refroidissement de l'air pour l'habitacle, dans le dispositif de climatisation 26. This variant requires the addition in the vehicle of a closed cooling circuit which comprises an electric pump and an additional evaporator which is arranged in parallel with the main evaporator 32 serving for cooling the air for the passenger compartment, in the air conditioning system 26.

Claims (12)

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 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande du dispositif de refroidissement (10) d'une batterie (12) d'accumulateurs (24) de traction d'un véhicule automobile dont la motorisation fait appel à au moins un moteur électrique, du type dans lequel le dispositif de refroidissement (10) comporte un circuit de refroidissement (14) pour la circulation d'un fluide caloporteur à l'intérieur de canaux de refroidissement (16,18) qui sont adjacents à au moins une paroi (20,22) des éléments d'accumulateurs (24) de la batterie (12), du type dans lequel un dispositif de climatisation (26) est susceptible de refroidir le fluide caloporteur du circuit de refroidissement (14), le dispositif de climatisation (26) comportant un circuit fermé de climatisation (28) dans lequel circule un fluide frigorigène et dans lequel sont agencés en série respectivement, dans le sens d'écoulement du fluide, un détendeur (30), un évaporateur principal (32), un compresseur (34) et un condenseur (36), et du type dans lequel le dispositif de refroidissement (10) est commandé par une unité électronique (38) en fonction de la température interne de la batterie (12) et en fonction de l'état de sollicitation de la batterie (12), caractérisé en ce que l'unité électronique (38) commande le dispositif de climatisation (26) de manière qu'il refroidisse le fluide caloporteur en fonction d'une valeur de consigne (Ct) de la température interne de la batterie (12). CLAIMS 1. Method for controlling the cooling device (10) of a battery (12) of traction accumulators (24) of a motor vehicle, the motorization of which requires at least one electric motor, of the type in which the cooling device (10) has a cooling circuit (14) for the circulation of a heat transfer fluid inside cooling channels (16,18) which are adjacent to at least one wall (20,22) of the elements accumulators (24) of the battery (12), of the type in which an air conditioning device (26) is capable of cooling the coolant in the cooling circuit (14), the air conditioning device (26) comprising a closed circuit air conditioning (28) in which a refrigerant circulates and in which are arranged in series respectively, in the direction of flow of the fluid, a pressure reducer (30), a main evaporator (32), a compressor (34) and a condenser (36), and of the type in which the cooling device (10) is controlled by an electronic unit (38) as a function of the internal temperature of the battery (12) and as a function of the state of stress of the battery (12), characterized in that the electronic unit (38) controls the air conditioning device (26) so that it cools the heat transfer fluid as a function of a set value (Ct) of the internal temperature of the battery (12). 2. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux modes de fonctionnements (M1, M2) distincts : - un premier mode de fonctionnement (M1), lorsque le véhicule se déplace, au cours duquel l'unité électronique (38) commande le dispositif de climatisation (26) en fonction de la vitesse (Vmt) de montée en température de la batterie (12), de  2. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises two distinct operating modes (M1, M2): - a first operating mode (M1), when the vehicle is moving, during which the electronic unit (38) controls the air conditioning device (26) as a function of the speed (Vmt) of temperature rise of the battery (12),
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 manière que la température interne de la batterie (12) soit sensiblement égale à une valeur de consigne (Ctd) de la température en déplacement ;  so that the internal temperature of the battery (12) is substantially equal to a set value (Ctd) of the moving temperature; <Desc/Clms Page number 15> <Desc / Clms Page number 15> - un deuxième mode de fonctionnement (M2), lorsque le véhicule est à l'arrêt, au cours duquel l'unité électronique (38) commande le dispositif de climatisation (26) en fonction de l'état de charge (Ec) de la batterie (12) et en fonction de la vitesse (Vmt) de montée en température de la batterie (12), de manière que la température interne de la batterie (12) soit sensiblement égale à une valeur de consigne (Cta) de la température à l'arrêt.  - a second operating mode (M2), when the vehicle is stationary, during which the electronic unit (38) controls the air conditioning device (26) according to the state of charge (Ec) of the battery (12) and as a function of the speed (Vmt) of temperature rise of the battery (12), so that the internal temperature of the battery (12) is substantially equal to a temperature setpoint (Cta) stopped.
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 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier mode de fonctionnement (M1) n'est mis en oeuvre que si la température interne de la batterie (12) est supérieure ou égale à la valeur de consigne (Ctd) de la température en déplacement. 3. Method according to the preceding claim, characterized in that the first operating mode (M1) is implemented only if the internal temperature of the battery (12) is greater than or equal to the set value (Ctd) of temperature on the move.
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 4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième mode de fonctionnement (M2) n'est mis en oeuvre que si l'état de charge (Ec) de la batterie (12) est supérieur à une valeur de consigne (CEc) de l'état de charge. 4. Method according to the preceding claim, characterized in that the second operating mode (M2) is implemented only if the state of charge (Ec) of the battery (12) is greater than a set value ( CEc) of the state of charge. 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de consigne (Cta) de la température à l'arrêt et la valeur de consigne (Cac) de l'état de charge à l'arrêt varient suivant que la batterie (12) est, ou non, en phase de chargement en électricité.  5. Method according to the preceding claim, characterized in that the set value (Cta) of the stopped temperature and the set value (Cac) of the stopped state of charge vary according to whether the battery ( 12) is, or is not, in the electricity charging phase. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, si la température de l'air à l'extérieur (EXT) du véhicule est inférieure à une température de seuil (ts), l'unité électronique (38) commande le refroidissement du fluide caloporteur par l'air extérieur.  6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that, if the temperature of the air outside (EXT) of the vehicle is below a threshold temperature (ts), the electronic unit (38 ) controls the cooling of the heat transfer fluid by the outside air. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité électronique (38) pilote la puissance de  7. Method according to the preceding claim, characterized in that the electronic unit (38) controls the power of
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 refroidissement fournie par le dispositif de climatisation (26).  cooling provided by the air conditioning device (26). 8. Procédé selon la revendication précédente, du type dans lequel le compresseur (34) du dispositif de climatisation (26) est entraîné par un moteur électrique (40) alimenté par la batterie (12), caractérisé en ce que l'unité électronique (38) commande le moteur électrique (40). 8. Method according to the preceding claim, of the type in which the compressor (34) of the air conditioning device (26) is driven by an electric motor (40) powered by the battery (12), characterized in that the electronic unit ( 38) controls the electric motor (40). <Desc/Clms Page number 16> <Desc / Clms Page number 16> 9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité électronique (38) pilote la tension d'alimentation du moteur électrique (40).  9. Method according to the preceding claim, characterized in that the electronic unit (38) controls the supply voltage of the electric motor (40). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité électronique (38) pilote le débit du fluide frigorigène dans le circuit de climatisation (28).  10. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the electronic unit (38) controls the flow of the refrigerant in the air conditioning circuit (28). 11. Véhicule automobile pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type dont la motorisation fait appel à au moins un moteur électrique, du type comportant un dispositif de climatisation de son habitacle, du type comportant une batterie (12) d'accumulateurs de traction équipée d'un dispositif de refroidissement (10) qui comporte un circuit de refroidissement (14) dans lequel circule un fluide caloporteur, du type dans lequel un dispositif de climatisation (26) est susceptible de refroidir le fluide caloporteur du circuit de refroidissement (14), caractérisé en ce que le dispositif de climatisation (26) qui refroidit le fluide caloporteur du circuit de refroidissement (14) est le dispositif de climatisation de l'habitacle du véhicule.  11. Motor vehicle for implementing a method according to any one of the preceding claims, of the type whose motorization uses at least one electric motor, of the type comprising an air conditioning device for its passenger compartment, of the type comprising a traction storage battery (12) equipped with a cooling device (10) which comprises a cooling circuit (14) in which a heat-transfer fluid circulates, of the type in which an air-conditioning device (26) is capable of cooling the coolant in the cooling circuit (14), characterized in that the air conditioning device (26) which cools the coolant in the cooling circuit (14) is the air conditioning device for the passenger compartment of the vehicle. 12. Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la batterie (12) est isolée thermiquement par rapport à l'extérieur (EXT). 12. Motor vehicle according to the preceding claim, characterized in that the battery (12) is thermally insulated from the outside (EXT).
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