FR2824785A1 - Dispositif et procede de recuperation de chaleur pour vehicule equipe d'une pile a combustible - Google Patents
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Abstract
Dispositif de récupération de chaleur pour la production d'eau chaude et/ ou le chauffage de l'habitacle d'un véhicule, par exemple du type camping-car, équipé d'un système de traction à pile à combustible, comportant un circuit principal (2) de refroidissement de la pile à combustible (1), caractérisé par le fait qu'un échangeur de chaleur supplémentaire (12) est monté dans le circuit principal de refroidissement (2), pour la production d'eau chaude et/ ou le chauffage de l'habitacle du véhicule et qu'une unité de commande électronique (17) est montée de façon à agir sur des moyens d'extraction de calories coopérant avec l'échangeur de chaleur supplémentaire, en fonction de la demande de production d'eau chaude et/ ou de chauffage de l'habitacle du véhicule.
Description
déterminée en fonction de cette température (T2).
Dispositif et procédé de récupération de chaleur pour véhicule
équipé d'une pile à combustible.
La présente invention est relative à un dispositif et à un procédé de récupération de chaleur, en particulier pour la production d'eau chaude et/ou de chauffuge de l'habitacle d'un véhicule, par exemple du type
camping-car, équipé d'un système de traction à pile à combustible.
La pile à combustible est un générateur électrochimique alimenté en hydrogène et en oxygène provenant de l'air. L'utilisation d'une pile à combustible pour la traction électrique d'un véhicule automobile permet d'obtenir une autonomie comparable à celle d'un véhicule conventionnel tout en réduisant de façon importante les émissions de dioxyde de carbone et de gaz polluants. La génération de puissance électrique au moyen d'une pile à combustible s'accompagne de la production de calories par la pile à combustible. On a déjà songé à utiliser la chaleur ainsi générce par la pile à combustible pour le chauffage de l'habitacle du véhicule lorsque l'ambiance extérieure nocessite un tel chauffage. Dans le cas o le chauffage de l'habitacle n'est pas nocessaire ou si la puissance thermique générce est supérieure au besoin de chauffage de l'habitacle, la chaleur générce par la pile à combustible doit être évacuce par un circuit de refroidissement qui est généralement similaire à celui d'un véhicule conventionnel et comporte en particulier un radiateur traversé par le flux d' air crcé par le déplacement du véhicule. Cette évacuation des calories supplémentaires évite la surchauffe et la
détérioration de la pile à combustible.
La récupération de la chaleur qui est un sous-produit de la pile à combustible augmente le rangement énergétique de la pile. Cependant, la possibilité de récupération de la chaleur produite par la pile à combustible se limite au chauffuge de l'habitacle qui est nocessaire que dans certaines conditions d'ambiance froide. De plus, seule une partie relativement faible de la puissance thermique générce par la pile à combustible peut être absorbée de cette manière, de sorte que la plus grande partie de la chaleur générce par la pile à combustible est finalement dissipée dans l'air
à travers le circuit de refroidissement.
Les brevets US 5 335 628, US 5 312 699 et US 6 054 229 décrivent des dispositifs de récupération de la chaleur dissipée par une pile à combustible utilisce dans des applications stationnaires afin de S produire de l'eau chaude ou de la vapeur d'eau. Ces dispositifs connus ne prennent cependant pas en compte les spécificités d'application d'une pile à combustible dans un véhicule automobile. C'est ainsi qu'il convient d'éviter la surchauffe d'une pile à combustible utilisce dans un véhicule automobile durant les fortes charges appliquces à la pile, par exemple en
cas de roulage à grande vitesse ou sur une route en pente.
De plus, pour fonctionner convenablement, une pile à combustible doit être maintenue à une température prédéfinie, de l'ordre de 80 C. Si la puissance électrique et, de ce fait, la puissance thermique générce par la pile, sont faibles, ou si la pile est en phase de montée en 1S température après le démarrage du véhicule, la récupération de la chaleur produite par la pile à combustible peut entra^ner la baisse de sa
température et entraver son fonctionnement.
Le brevet US S 316 870, qui décrit également une application de pile à combustible stationnaire propose, pour éviter la surchauffe de la pile à combustible, de souffler de l'air sur un échangeur thermique situé au niveau d'un brûleur d'appoint de chaleur sans apport de carburant et sans combustion. I1 s'agit là d'une solution complexe et consommatrice d'énergie. Le brevet US S 316 870 prévoit également, pour résoudre les problèmes de déficit de chaleur produite par la pile, l'adjonction d'un brûleur d'appoint qui est mis en service systématiquement dans une telle situation. Là encore, il s'agit d'une solution qui entraîne une
cons ommati on suppl émentaire de carburant.
La présente invention a pour objet de permettre la récupération d'une partie de la chaleur produite par une pile à combustible équipant un véhicule automobile, par exemple du type camping-car, pour produire de l'eau chaude et accessoirement pour le chauffage de l'habitacle du véhicule. La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé permettant d'obtenir une telle récupération de calories, évitant tout risque de surchauffe de la pile à combustible et ce d'une manière simple, ne
nocessitant pas une augmentation de la consommation d'énergie.
La présente invention a également pour objet de permettre l'utilisation d'un dispositif associé au dispositif de démarrage de la pile à combustible pour le chauffage de l'habitacle du véhicule, dans le cas o la chaleur récupérce provenant de la pile à combustible est insuffisante. Le dispositif de récupération de chaleur de la présente invention, pour la production d'eau chaude et/ou le chauffage de l'habitacle d'un véhicule, par exemple du type camping-car, équipé d'un système de traction à pile à combustible, comporte un circuit principal de refroidissement de la pile à combustible et un échangeur de chaleur supplémentaire monté dans le circuit principal de refroidissement, pour la production d'eau chaude et/ou le chauffage de l'habitacle du véhicule. Une unité de commande électronique est montée de façon à agir sur des moyens d' extraction de calories coopérant avec l'échangeur de chaleur supplémentaire, en fonction de la demande de production d'eau chaude
et/ou de chauffage de l'habitacle du véhicule.
Dans un mode de réalisation, les moyens d'extraction de calories comprennent un circuit secondaire incluant un réservoir d'eau chaude et
une pompe de circulation.
L'unité de commande électronique est de préférence relice à la pompe de circulation de façon à pouvoir commander la mise en marche et
l'arrêt de la pompe.
Un capteur de la température de l'eau dans le circuit secondaire et un capteur de la température de la pile à combustible sont également de préférence reliés à l'unité de commande électronique de façon à tenir
compte de ces paramètres.
Dans un autre mode de réalisation o la pile à combustible comporte un dispositif réformeur alimenté en carburant pour produire l'hydrogène alimentant la pile à combustible et un brûleur de démarrage alimenté en carburant, capable de porter le réformeur à sa température de fonctionnement, un échangeur de chaleur d' appoint est monté dans le circuit secondaire, entre le réservoir d'eau chaude et une sortie d'eau
chaude, l'échangeur de chaleur d' appoint coopérant avec le brûleur.
L'unité de commande électronique est relice au brûleur de façon à pouvoir
commander la mise en marche et l'arrêt du brûleur.
La pompe de circulation est avantageusement montée en aval du
réservoir d'eau chaude.
Une électrovanne est de préférence montée dans le circuit secondaire et pilotée par l'unité de commande électronique afin d'empêcher le retour de l'eau chaude vers le réservoir. Dans un autre mode de réalisation, o la pile à combustible comporte également un dispositif réformeur alimenté en carburant pour produire l'hydrogène alimentant la pile à combustible et un brûleur de démarrage alimenté en carburant, capable de porter le réformeur à sa température de fonctionnement, l'échangeur de chaleur supplémentaire coopére avec le brûleur et l'unité de commande électronique est relice au brûleur de façon à pouvoir commander la mise en marche et l'arrêt du brûleur. Dans tous les cas, le circuit principal de refroidissement comprend de préférence un acrotherme capable de réchauffer l'air pénétrant dans l'habitacle du véhicule et un radiateur capable d'éliminer les calories excédentaires produites par la pile à combustible au moyen du flux d' air crcé par le déplacement du véhicule ou par un ventilateur électrique. Selon le procédé de récupération de chaleur de l'invention, pour la production d'eau chaude et/ou le chauffage de l'habitacle d'un véhicule, par exemple du type camping-car, équipé d'un système de traction à pile à combustible, on extrait une partie des calories produites par la pile à combustible en fonction de la demande de production d'eau chaude et/ou de chauffage de l'habitacle du véhicule, l'excédent de calories produites étant éliminé par un radiateur traversé par le flux d'air crcé par le
mouvement du véhicule ou par un ventilateur électrique.
De préférence, on inhibe l'extraction de calories tant que la pile à
combustible n'a pas atteint sa température de fonctionnement.
On peut en outre génèrer des calories supplémentaires pour satisfaire la demande de production d'eau chaude et/ou de chauffage de l'habitacle du véhicule, en utilisant les moyens de démarrage associés à la
pile à combustible.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les s dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement les principaux éléments d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est un organigramme du fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 1; - la figure 3 illustre les principaux éléments d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention; - la figure 4 est un schéma de fonctionnement du dispositif de la figure 3; - la figure 5 illustre les principaux éléments d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif selon la présente invention; et - la figure 6 est un schéma du fonctionnement du dispositif de la
figure 5.
Tel qu'il est illustré sur la figure 1, le dispositif de l'invention est 1S installé dans un véhicule non représenté sur la figure, par exemple un véhicule du type camping-car, dans lequel il est nocessaire de produire de l'eau chaude pour un évier, un lavabo ou une douche. Le véhicule est équipé d'une pile à combustible 1, comportant un circuit principal de refroidissement 2, dans lequel circule un liquide de refroidissement, par exemple de l'eau, mis en circulation par une pompe 3. Le liquide de refroidissement traverse la pile à combustible 1 o il se réchauffe, puis un échangeur de chaleur ou acrotherme 4 capable de réchauffer l'habitacle du véhicule au moyen d'un flux d' air 5 généré par exemple par un ventilateur non représenté sur la figure. Le flux d'air 5 traverse l'acrotherme 4 et se réchauffe avant d'être introduit dans l'habitacle du véhicule. Le circuit de refroidissement 2 peut également comprendre en variante, représenté en pointillés, un radiateur 6 traversé par le liquide de refroidissement et se
trouvant sur le trajet d'un flux d'air 7 crcé par le déplacement du véhicule.
En variante, le flux d' air 7 peut être crcé par un ventilateur, par exemple
entrâîné par un moteur électrique, non représenté sur la figure.
L'écoulement du liquide de refroidissement peut être dirigé alternativement, par des moyens non représentés sur la figure, vers l'acrotherme 4 ou vers le radiateur 6 ou en partie vers chacun de ces deux
échangeurs de chaleur.
L'énergie électrique fournie par la pile à combustible 1 est amenée par la liaison 8, à la fois sur la batterie 9 du véhicule et sur un dispositif onduleur 1 0 relié au moteur électrique de traction 11 du véhicule. Un échangeur de chaleur supplémentaire 12 est monté dans le circuit principal de refroidissement 2, de façon à être traversé par le
liquide de refroidissement provenant de la pile à combustible 1.
L'échangeur de chaleur supplémentaire 12 est également monté dans un circuit secondaire 13 à l'intérieur duquel de l'eau est mise en circulation par une pompe 14. Un réservoir d'eau chaude 15 représentant une paroi calorifugée 16 peut être alimenté par l'eau réchauffée dans l'échangeur de chaleur supplémentaire 12 et mise en circulation par la pompe 14, de façon à crcer un écoulement à contre-courant dans l'échangeur 12. La pompe de circulation 14 est montée dans le circuit secondaire 13 en aval du réservoir
et en amont de l'échangeur de chaleur supplémentaire 12.
Une unité de commande électronique (UCE), référencce 17, est relice directement à la pompe de circulation 14 par la liaison 18 afin de pouvoir commander la mise en marche et l'arrêt de la pompe 14. Le dispositif comporte encore un capteur de la température de la pile à combustible 1, non représenté, fournissant par la liaison 19 un signal à l'UCE 17 et un capteur 20 de la température de l'eau dans le circuit secondaire 13, fournissant par la liaison 21 un signal à 1'UCE 17. Le capteur de température de l'eau 20 se trouve disposé immédiatement en aval du réservoir 15. L'UCE 17 reçoit par ailleurs des ordres de commande par la liaison 22 en provenance de l'utilisateur du véhicule, ces ordres concernant la demande de production d'eau chaude ou son inhibition ainsi que la demande de chauffage de l'habitacle du véhicule. L'UCE 17 supervise avantageusement l'ensemble des opérations de refroidissement de la pile à combustible 1, de production d'eau chaude et de chauffage de
l'habitacle du véhicule.
L'UCE permet à l'utilisateur du véhicule d'autoriser ou d'inhiber la production d'eau chaude, l'utilisateur ayant ainsi la possibilité de
maintenir froide, l'eau contenue dans le réservoir 15.
Le fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 1 est schématiquement indiqué sur la figure 2 qui montre les différentes étapes suivantes: Etape 1: L'UCE 17 scrute la commande d'autorisation et d'inhibition de production d'eau chaude. La production d'eau chaude est autorisce lorsque la variable logique "Autorise" est égale à 1. Dans le cas contraire, cette
variable est mise à 0. Si la variable "Autorise" est à 0, aller à l'étape 2.
S Sinon, aller à l'étape 3.
Etape 2: La procédure habituelle de refroidissement de la pile à combustible se déroule. En d'autres termes, le liquide de refroidissement est mis en circulation par la pompe 3 dans le circuit de refroidissement principal 2, ce qui entra^ne le refroidissement de la pile à combustible au
moyen de l'acrotherme 4 et/ou du radiateur 6. Aller à l'étape 1.
Etape 3: L'UCE compare la température de la pile Tpile fournie par la liaison 19 à un seuil prédéfini mémorisé dans 1'UCE TSeuilpile. Si la température Tpile est supérieure ou égale à ce seuil prédéfini, aller à l'étape
5. Sinon, aller à l'étape 4.
1S Etape 4: L'UCE vérifie si la pompe de circulation 14 est activée. Si elle n'est pas en fonctionnement: retourner à l'étape 2. Si elle est activoe, il
convient de désactiver la pompe 14 à l'étape 6, puis de revenir à l'étape 2.
Etape 5: L'UCE teste la température de l'eau dans le circuit secondaire 13 à l'aide du signal fourni par la liaison 21 provenant du capteur de température 20. La température mesurce étant TeaU, celle-ci est comparce à seuil prédéfini Tseuileau Si la température TeaU est supérieure à ce seuil
prédéfini, aller à l'étape 6, sinon aller à l'étape 7.
Etape 6: L'eau est suffisamment chaude dans le réservoir 15 et dans le circuit secondaire 13. I1 n'est donc plus nocessaire de récupérer des calories produites par la pile à combustible 1. L'UCE 17 désactive la pompe 14, en supprimant ainsi la circulation d'eau dans l'échangeur de
chaleur supplémentaire 12. Retourner à l'étape 2.
Etape 7: L'UCE active la pompe 14 pour provoquer une circulation d'eau dans l'échangeur de chaleur supplémentaire 12. L'eau circule dans cet échangeur 12 en récupérant ainsi une partie de la puissance thermique
générce par la pile à combustible 1.
L'eau chaude ainsi produite peut être utilisce de diverses façons à bord du camping-car (évier, lavabo, douche, etc.) grâce à des conduits appropriés. On évite ainsi l'adjonction d'un chauffe-eau à gaz ou électrique dans le camping-car pour la production de l'eau chaude, un tel dispositif entrâînant une consommation d'énergie supplémentaire ainsi qu'une installation spécifique. I1 devient possible non seulement de réduire la consommation globale d'énergie à bord du camping-car, mais également de simplifier considérablement l'équipement du véhicule, ce qui
augmente l'intérêt commercial du véhicule pour le client final.
En cas de difficulté de refroidissement de la pile à combustible, par exemple à forte charge, le dispositif de l'invention permet, pour une durce limitée, d'absorber une partie de la puissance thermique générce par
la pile à combustible et donc de surmonter cette difficulté.
L'UCE 17 permet en outre d'inhiber la production d'eau chaude en fonction d'une commande reçue par la liaison 22. I1 est alors possible d'utiliser le réservoir d'eau chaude 15 pour stocker de l'eau froide. On utilisera de préférence à cet effet deux réservoirs destinés respectivement
à l'eau chaude et à l'eau froide.
On notera que le dispositif illustré sur la figure 1 peut être utilisé dans tout véhicule équipé d'une pile à combustible, que celle-ci soit associce à un réformeur permettant la production d'hydrogène à bord du véhicule en partant d'un carburant primaire, tel que méthanol ou de l'essence, ou que le véhicule soit équipé d'un réservoir de stockage d'hydrogène. Le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 3, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, est applicable au cas o la pile à combustible est équipée d'un réformeur d'hydrogène référencé 23 dans son ensemble alimentant la pile 1 en hydrogène par le conduit 23a. Le réformeur 23 comporte en outre, pour la phase de démarrage, un brûleur 24. On sait en effet que pour produire de l'hydrogène, le réformeur 23 doit tout d'abord être porté à une température qui est de l'ordre de 300 C lorsque le réformeur est alimenté en méthanol et de l'ordre de 800 C lorsque le réformeur est alimenté en essence. A cet effet, le brûleur 24 est alimenté en carburant. Au moment du démarrage à froid, le broleur 24 est capable de porter le réformeur 23 à sa température de fonctionnement. Une fois que le réformeur 23 a atteint cette température de fonctionnement, le brûleur de démarrage 24 n'a plus d'utilité. Le dispositif de l'invention permet d'utiliser en cas de besoin le brûleur 24 pour contribuer à la production d'eau chaude. A cet effet, un échangeur de chaleur d'appoint 25 est monté dans le circuit secondaire 13 entre le réservoir d'eau chaude 15 et une canalisation de sortie d'eau chaude 26 équipée d'un robinet non représenté. Le brûleur 24 est capable de diriger un flux de gaz à haute température à travers l'échangeur de chaleur d'appoint 25 pour élever la température de l'eau qui le traverse. La commande de mise en marche et d'arrêt du brûleur 24 pour cette fonction de production d'eau chaude est effectuce par l'intermédiaire de la liaison
27 au moyen de l'UCE 17.
Par ailleurs, une électrovanne 28 est également montée dans le circuit 13 en aval de la pompe de circulation 14 et en amont de l'échangeur de chaleur supplémentaire 12. L'électrovanne 28 est pilotée par la liaison 29 au moyen de 1'UCE 17. L'électrovanne 28 peut ainsi, en cas de besoin immédiat d'eau chaude sur la sortie 26, empêcher le retour de l'eau chaude vers le réservoir 15 à travers l'échangeur 12 et diriger l'eau au contraire directement vers l'échangeur d'appoint 25. I1 est ainsi possible de chauffer
rapidement avec le brûleur 24 la quantité d'eau immédiatement utilisce.
Le fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 3 appara^t sur l'organigramme de la figure 4. On retrouve sur la figure 4 les étapes 1 à 7 du fonctionnement déjà illustré sur la figure 2. On pourra se reporter à
l'explication correspondante précédemment indiquce.
Le fonctionnement comporte les étapes supplémentaires suivantes: Etape 8: L'UCE17 détermine si la production immédiate d'eau chaude à bord du véhicule est demandée par l'utilisateur. Si c'est le cas, la variable logique "Utilis" est mise à 1, sinon elle est mise à 0. Cette détermination peut se faire également par détection automatique de la demande immédiate d'eau chaude par un contacteur, non représenté sur la figure 3, capable de changer d'état lors de la manipulation d'un robinet placé sur la conduite de sortie 26. Si la variable "Utilis" est à 0, aller à l'étape 1, sinon
aller à l'étape 9.
Etape 9: L'UCE 17 active la pompe 14 et commande l'électrovanne 28 de façon que l'eau soit dirigée vers l'échangeur d'appoint 25 et la conduite de
sortie 26. Aller à l'étape 10.
Etape 10: L'UCE 17 compare la température de l'eau mesurce à la sortie du réservoir 15 par le capteur 20 à un seuil prédéfini TSeuileau. Si la température mesurce TeaU est supérieure à ce seuil prédéfini, retourner à
l'étape 8. Sinon, aller à l'étape 11.
Etape 11: L'eau n'est pas suffisamment chaude. L'UCE 17 active le brûleur 24. Le débit de carburant à l'entrce du brûleur 24 est réglé par l'UCE 17 en fonction de la température mesurce TeaU. On retourne ensuite à
l'étape 8.
Ce deuxième mode de réalisation permet donc de supprimer un chauffe-eau spécifique utilisé à bord d'un véhicule tel qu'un camping-car, pour l'obtention d'eau chaude immédiate. I1 en résulte un gain de coût, de volume et de poids. Le dispositif ainsi décrit permet en outre d'utiliser directement le carburant du véhicule pour produire de l'eau chaude à bord, de façon à ne pas être dépendant d'une source supplémentaire d'énergie
pour cette fonction.
On notera qu'à l'étape 7, 1'UCE 17 agit sur l'électrovanne 28 de façon que l'eau circule dans l'échangeur de chaleur supplémentaire 12, récupérant ainsi une partie de la puissance thermique générce par la pile à
combustible 1, comme dans le mode de réalisation précédent.
Le mode de réalisation illustré sur la figure 5 est applicable, comme le mode de réalisation illustré sur la figure 3, à un véhicule équipé d'une pile à combustible associce à un réformeur d'hydrogène. Les
éléments analogues à ceux de la figure 3 portent les mêmes références.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5 cependant, le circuit principal de refroidissement 2 intogre l'échangeur de chaleur d'appoint 25 associé au brûleur de démarrage 24 du réformeur 23. Le liquide de refroidissement qui s'est réchauffé dans la pile à combustible 1 traverse ainsi l'échangeur d'appoint 25 avant de revenir sur l'acrotherme 4. Le dispositif comporte en outre un capteur 30 de la température du liquide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement principal 2, le capteur 30 étant disposé immédiatement en amont de la pile à combustible 1. La mesure de la température effectuce par le capteur 30 est amence par la liaison 31 sur l'UCE 17. Un autre capteur de température 32 mesure la température du liquide de refroidissement en amont de l'acrotherme 4 et transmet un signal à 1'UCE 17 par la liaison 33. Une électrovanne 34 est en outre montée dans une dérivation 35 du circuit de refroidissement 2 en amont du radiateur 6. L'UCE 17 commande
l'électrovanne 34 par la liaison 35.
Dans ce mode de réalisation, 1'UCE 17 qui assure la gestion thermique de la pile à combustible 1 et commande le fonctionnement du brûleur de démarrage 24, permet d'intervenir dans le chauffage de l'habitacle du véhicule en augmentant le transfert de chaleur dans l'acrotherme 4. Le fonctionnement du dispositif de la figure S est illustré sur le schéma de la figure 6. I1 comporte les étapes suivantes: Etape 1: L'UCE 17 scrute l'activation du chauffuge de l'habitacle et met la variable logique "Chauffe hab" à la valeur 1 si le chauffage est activé et à 0
dans le cas contraire. Si la variable "Chauffe hab" est à O. aller à l'étape 2.
Dans le cas contraire, aller à l'étape 3.
Etape 2: La procédure normale de refroidissement de la pile à combustible 1 se déroule par circulation du liquide de refroidissement dans le circuit 2 mis en circulation par la pompe 3. Le refroidissement se fait par le radiateur 6 qui reçoit l'air crcé par le déplacement du véhicule ou par un
ventilateur électrique.
Etape 3: L'UCE 17 compare la température du liquide de refroidissement à l'entrce de l'acrotherme 4, telle que mesurce par le capteur 32, à une valeur de seuil prédéfinie Tseuill. Si la température mesurce Tliqrefl est supérieure ou égale au seuil prédéfini TSeuill' ce qui signifie que la température du liquide de refroidissement est suffisamment élevoe pour le chauffage de
l'habitacle, aller à l'étape 1. Dans le cas contraire, aller à l'étape 4.
Etape 4: L'UCE 17 active le brûleur de démarrage 24 du réformeur 23 et interdit, au moyen de l'électrovanne 34, le passage du liquide de refroidissement dans le radiateur 6. De cette manière, on évite toute perte
de chaleur inutile par le radiateur 6. Aller à l'étape 5.
Etape 5: L'UCE 17 compare la température du liquide de refroidissement à l'entrce de la pile à combustible 1, telle que mesurce par le capteur 30, à un seuil prédéfini TSeuil2 qui est supérieur au seuil précédent ISeuill. Si la température mesurce Tliqref2 est supérieure ou égale à ce seuil prédéfini,
aller à l'étape 6. Dans le cas contraire, aller à l'étape 1.
Etape 6: La température du liquide de refroidissement à l'entrce de la pile 1 est trop élevoe. L'UCE 17 désactive le brûleur 24 et autorise, à l'aide de l'électrovanne 34, le passage du liquide de refroidissement dans le
radiateur 6. Aller à l'étape 1.
Le dispositif illustré sur la figure 5 dont le fonctionnement vient d'être décrit, permet d'assurer le chauffage de l'habitacle d'un véhicule du type camping-car, par exemple, quelle que soit la chaleur récupérce produite par la pile à combustible 1. Un tel dispositif permet donc le chauffage de l'habitacle même pendant les périodes o le véhicule est stationné, périodes pendant lesquelles la puissance électrique générce par la pile est faible ou pendant lesquelles la pile est arrêtée. Le dispositif utilise dans les meilleures conditions possibles le brûleur de démarrage 24 déjà présent dans le réformeur 23 associé à la pile à combustible 1, et permet donc de supprimer tout dispositif spécifique pour le chauffage de l'habitacle du véhicule, entrâînant ainsi un gain de coût, de volume et de poids. Le dispositif illustré sur la figure 5 permet d'utiliser directement le carburant du véhicule pour assurer le chauffage de l'habitacle. Cela permet de ne pas être dépendant d'une source supplémentaire d'énergie
pour cette fonction.
Claims (11)
1- Dispositif de récupération de chaleur pour la production d'eau chaude et/ou le chauffage de l'habitacle d'un véhicule, par exemple du type camping-car, équipé d'un système de traction à pile à combustible, comportant un circuit principal (2) de refroidissement de la pile à combustible ( 1), caractérisé par le fait qu'un échangeur de chaleur supplémentaire (12) est monté dans le circuit principal de refroidissement (2), pour la production d'eau chaude et/ou le chauffuge de l'habitacle du véhicule et qu'une unité de commande électronique (17) est montée de façon à agir sur des moyens d'extraction de calories coopérant avec l'échangeur de chaleur supplémentaire, en fonction de la demande de
production d'eau chaude et/ou de chauffage de l'habitacle du véhicule.
2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le s moy en s d' extracti on de calorie s comprennent un circuit s econdaire (13) incluant un réservoir d'eau chaude (15) et une pompe de circulation
(14).
3-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'unité de commande électronique est relice à la pompe de circulation de
façon à pouvoir commander la mise en marche et l'arrêt de la pompe.
4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé par le fait qu'un capteur (20) de la température de l'eau dans le circuit secondaire et un capteur de la température de la pile à
combustible sont reliés à l'unité de commande électronique.
-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, du
type comportant un dispositif réformeur (23) alimenté en carburant pour produire l'hydrogène alimentant la pile à combustible et un brûleur de démarrage (24) alimenté en carburant, capable de porter le réformeur à sa température de fonctionnement, caractérisé par le fait qu'un échangeur de chaleur d'appoint (25) est monté dans le circuit secondaire, entre le réservoir d'eau chaude et une sortie d'eau chaude (26), l'échangeur de chaleur d'appoint coopérant avec le brûleur et l'unité de commande électronique est relice au brûleur de façon à pouvoir commander la mise en
marche et l'arrêt du brûleur.
6-Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que
la pompe de circulation (14) est montée en aval du réservoir d'eau chaude.
7-Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'une électrovanne (28) est montée dans le circuit secondaire et pilotée par l'unité de commande électronique afin d'empêcher le retour de l'eau chaude vers le réservoir. 8-Dispositif selon la revendication 1, du type comportant un dispositif réformeur alimenté en carburant pour produire l'hydrogène alimentant la pile à combustible et un brûleur de démarrage alimenté en carburant, capable de porter le réformeur (23) à sa température de fonctionnement, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur supplémentaire (25) coopére avec le brûleur et que l'unité de commande électronique (17) est relice au brûleur de façon à pouvoir commander la
mise en marche et l'arrêt du brûleur.
9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé par le fait que le circuit principal de refroidissement comprend un acrotherme capable de réchauffer l'air pénétrant dans l'habitacle du véhicule et un radiateur capable d'éliminer
les calories excédentaires produites par la pile à combustible.
lO-Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un capteur (30) de la température du liquide de refroidissement à l'entrce de la pile à combustible et un capteur (32) de la température du liquide de refroidissement à l'entrce de l'acrotherme sont reliés à l'unité de
commande électronique.
11-Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'une électrovanne (34) montée dans le circuit principal de
refroidissement est commandée par l'unité de commande électronique.
12- Procédé de récupération de chaleur pour la production d'eau chaude et/ou le chauffage de l'habitacle d'un véhicule, par exemple du type camping-car, équipé d'un système de traction à pile à combustible, caractérisé par le fait qu'on extrait une partie des calories produites par la pile à combustible en fonction de la demande de production d'eau chaude etlou de chauffage de l'habitacle du véhicule, l'excédent de calories produites étant éliminé par un radiateur traversé par le flux d'air crcé par
le mouvement du véhicule.
13-Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'on inhibe l'extraction de calories tant que la pile à combustible n'a pas
atteint sa temperature de fonctionnement.
14-Procédé selon les revendications 12 on 13, caractérisé par lo
fait qu'on génère des calories supplémentaires pour satisfaire la demande de production d'eau chaude et/ou de chauffage de l'habitacle du véhicule,
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