FR2948072A1 - Procede pour systeme de refroidissement de dispositifs de stockage d'energie electrique - Google Patents

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Abstract

Procédé de fonctionnement d'un système de refroidissement (14) de dispositifs de stockage d'énergie électrique (4), utilisés pour la traction d'un véhicule hybride ou électrique (21), ce véhicule comportant des moyens (20) pour générer une énergie renouvelable à partir du rayonnement solaire, caractérisé en ce que le procédé utilise l'énergie renouvelable disponible, pour mettre dans certaines conditions systématiquement en marche un système de refroidissement (14) des dispositifs de stockage (4) alimenté par cette énergie, notamment lorsque le véhicule (21) est à l'arrêt.

Description

PROCEDE POUR SYSTEME DE REFROIDISSEMENT DE DISPOSITIFS DE STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE
La présente invention concerne un procédé de fonctionnement d'un système de refroidissement de dispositifs de stockage d'énergie électrique sur un véhicule automobile comportant une chaîne de traction électrique, ainsi qu'un véhicule équipé d'un tel procédé. Les véhicules hybrides ou les véhicules électriques comportent des dispositifs de stockage de l'énergie électrique, comme des accumulateurs électrochimiques, ou des capacités électriques capables d'emmagasiner une forte énergie. Les caractéristiques des dispositifs de stockage peuvent être fortement modifiées, en fonction de leur température. Or une élévation importante de la température des dispositifs de stockage, peut se produire lorsque le véhicule est à l'arrêt avec une forte exposition au rayonnement solaire. Notamment la puissance électrique des dispositifs de stockage, disponible pour alimenter la machine électrique de traction, peut être bridée par le système de contrôle en fonction de l'élévation de température de ces dispositifs, pour gérer cette température, et pour des raisons de sécurité.
Cette gestion peut rendre la chaîne de traction électrique indisponible au démarrage du véhicule. La durée de vie des dispositifs de stockage, ainsi que la quantité d'énergie stockée peuvent aussi diminuer notablement en fonction de la durée de l'exposition aux températures élevées. De plus pour certaines technologies des dispositifs de stockage, la température peut poser des problèmes importants de sécurité. Pour éviter ces inconvénients, on peut au cours d'arrêts prolongés avec une exposition au rayonnement solaire, utiliser des moyens de refroidissement de ces dispositifs de stockage, prélevant de l'énergie sur ces dispositifs eux-mêmes. Un inconvénient est que cette énergie prélevée réduit alors l'autonomie du véhicule, et de plus contribue à l'augmentation de température de ces dispositifs de stockage. On peut aussi lorsque les dispositifs de stockage d'énergie électrique sont connectés à une alimentation reliée au secteur, prélever de l'énergie sur ce secteur pour activer un système de refroidissement. Mais cette solution ne convient pas pour les arrêts où l'on ne réalise pas de recharge des dispositifs de stockage sur le secteur. Par ailleurs pour palier à l'indisponibilité pendant une longue durée de la traction électrique au démarrage du véhicule, après une forte exposition au soleil, on peut prévoir des moyens de refroidissement entraînés par exemple par le moteur thermique, qui est mis en marche lors du démarrage de ce véhicule pour refroidir les dispositifs de stockage. On peut utiliser notamment le système de climatisation de l'habitacle du véhicule. Dans ce cas, on consomme du carburant supplémentaire pour réaliser ce refroidissement. De plus pour disposer rapidement d'une puissance maximale délivrée par les dispositifs de stockage d'énergie électrique, il faut prévoir des moyens de refroidissement de forte capacité pour réaliser un refroidissement dans un temps assez court. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de permettre sur un véhicule électrique ou hybride, de préserver les dispositifs de stockage d'énergie électrique d'une température importante, pour notamment pouvoir disposer à tout moment d'une forte puissance au démarrage, avec une autonomie importante. Elle propose à cet effet un procédé de fonctionnement d'un système de refroidissement de dispositifs de stockage d'énergie électrique, utilisés pour la traction d'un véhicule hybride ou électrique, ce véhicule comportant des moyens pour générer une énergie renouvelable à partir du rayonnement solaire, caractérisé en ce que le procédé utilise l'énergie renouvelable disponible, pour mettre dans certaines conditions systématiquement en marche un système de refroidissement des dispositifs de stockage alimenté par cette énergie, notamment lorsque le véhicule est à l'arrêt.
Un avantage de ce procédé de refroidissement est qu'en maintenant en marche de manière systématique le système de refroidissement quand une énergie renouvelable est disponible, le soleil chauffant alors le véhicule, on peut limiter en permanence et pendant des durées non limitées l'élévation de température des dispositifs de stockage, pour notamment disposer dès le démarrage du véhicule, d'une forte puissance électrique délivrée par ces dispositifs de stockage. On préserve de plus la durée de vie des dispositifs de stockage. Le procédé de fonctionnement du système de refroidissement selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, le procédé de fonctionnement utilise un moyen pour mesurer la température des dispositifs de stockage, et détecter un seuil de température de ces dispositifs de stockage au dessus duquel le système de refroidissement est mis en marche systématiquement. Les moyens pour générer une énergie renouvelable, peuvent comporter des cellules photovoltaïques. En variante les moyens pour générer une énergie renouvelable, peuvent comporter un dispositif de chauffage par le rayonnement solaire, d'un fluide mis en circulation. Selon une application, les dispositifs de stockage d'énergie électrique comportent un type d'accumulateur qui peut constituer un danger en cas d'élévation de la température, tel un accumulateur au lithium-ion ou une super-capacité.
Le système de refroidissement utilisant l'énergie renouvelable, peut aussi être utilisé quand le véhicule est en marche à des vitesses faibles. L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride ou électrique comprenant un procédé de fonctionnement d'un système de refroidissement de dispositifs de stockage d'énergie électrique utilisés pour la traction, ce véhicule comportant des moyens pour générer une énergie renouvelable à partir du rayonnement solaire, le procédé de fonctionnement comportant de plus l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un véhicule comportant un refroidissement de dispositifs de stockage d'énergie électrique, comprenant un procédé de fonctionnement selon l'art antérieur ; - la figure 2 est un schéma d'un véhicule comportant un refroidissement de dispositifs de stockage d'énergie électrique, comprenant un procédé de fonctionnement selon l'invention ; et - la figure 3 est un graphe de décision montrant un fonctionnement du procédé de refroidissement selon l'invention. La figure 1 présente un véhicule automobile 1, comprenant un moteur électrique de traction 2 alimenté par des accumulateurs électriques 4. Lors du fonctionnement du véhicule 1, une partie de l'énergie cinétique de ce véhicule est récupérée lors des freinages ou dans les descentes, la machine électrique 2 étant utilisée en génératrice pour fournir de l'énergie stockée dans les accumulateurs électriques 4.
Les accumulateurs électriques 4 peuvent comporter différentes technologies connues. On peut aussi utiliser des super-capacités avec des accumulateurs électriques, pour associer les différentes caractéristiques propres de chacune de ces technologies. A l'arrêt, on peut recharger les accumulateurs électriques 4 grâce à un chargeur 6, qui se branche par une prise 8 sur le secteur pour prélever une énergie électrique sur ce secteur. En variante le véhicule 1 peut être un véhicule hybride comportant un moteur thermique fournissant l'énergie principale de traction, la machine électrique 2 délivrant alors une puissance complémentaire pour optimiser la consommation globale d'énergie.
Le véhicule 1 comporte un calculateur de gestion 10 de la motorisation de ce véhicule, qui surveille par une sonde de température 12, la température des accumulateurs électriques 4. Le véhicule 1 étant arrêté avec une exposition à un fort rayonnement solaire, les tôles et le vitrage de ce véhicule réalisent une absorption et une concentration de chaleur qui chauffe les différents organes présents à l'intérieur. Avec une faible ventilation naturelle de l'air dans le compartiment des accumulateurs électriques 4, ces accumulateurs peuvent atteindre une température interne supérieure à 70° dans le cas d'une température extérieure de 40°. Les températures élevées des accumulateurs électriques 4 peuvent poser un problème d'autant plus grand que ces accumulateurs constituent des masses importantes, qui seront ensuite longues à refroidir si des moyens de refroidissement sont activés seulement après le démarrage du véhicule.
Par ailleurs, une température élevée peut poser des problèmes de sécurité. Notamment les accumulateurs électriques au lithium-ion ou les super-capacités, peuvent devenir dangereux à des températures de l'ordre de 80°. La sonde de température 12 des accumulateurs électriques 4, informe en permanence le calculateur de gestion 10 de la température de ces accumulateurs. Au dessus d'un certains seuil de température, le calculateur 10 met en oeuvre un système de refroidissement 14, qui peut comporter par exemple un pulseur d'air frais prélevé à l'extérieur du véhicule, une boucle diphasique d'un fluide qui est liquéfié puis évaporé, ou une conversion d'électricité directement en absorption de chaleur par effet Peltier. On peut en particulier pour extraire les calories des accumulateurs électriques 4, disposer un caloduc comportant une canalisation fermée contenant un fluide dont la phase gazeuse et la phase liquide sont en équilibre. Grâce à un cycle d'évaporation et de condensation, on prélève de l'énergie calorifique sur les accumulateurs électriques 4 pour la céder à l'air ambiant.
Le système de refroidissement 14 est alimenté en énergie pendant le fonctionnement du véhicule, par les accumulateurs électriques 4 eux-mêmes, il y a donc un prélèvement d'énergie sur ces accumulateurs, et l'autonomie du véhicule est diminuée.
En variante on peut dans le cas d'un véhicule hybride, utiliser une climatisation entraînée par exemple par le moteur thermique, pour disposer d'une puissance de réfrigération importante. Il faut alors une installation comportant une puissance élevée pour obtenir un refroidissement assez rapide.
La figure 2 présente un véhicule 21 similaire à celui présenté précédemment, comprenant de plus des capteurs d'énergie 20 exposés au rayonnement du soleil, pour générer une énergie renouvelable. L'énergie renouvelable peut être de l'électricité produite à partir de cellules photovoltaïques, ou d'autres énergies comme le chauffage d'un fluide par le rayonnement solaire. Cette énergie renouvelable va être utilisée quand elle est disponible, pour mettre en marche systématiquement le système de refroidissement 14 des accumulateurs électriques 4, et l'alimenter en énergie. Un avantage de cette utilisation immédiate de l'énergie renouvelable, est que cette énergie est produite avec une puissance maximale quand le soleil a un rayonnement important, ce qui donne une plus grande capacité de refroidissement alors que le véhicule 21 est aussi fortement chauffé. De plus il n'est pas nécessaire de disposer de moyens de stockage de cette énergie renouvelable, ce qui réduit le poids, l'encombrement et le coût de l'installation. Au démarrage du véhicule on peut aussi associer le dispositif de climatisation prévu pour refroidir l'habitacle du véhicule, au refroidissement des accumulateurs électriques 4 par l'énergie renouvelable 20, pour accélérer ce refroidissement.
On notera que le système de refroidissement 14 peut comprendre deux parties distinctes adaptées à chaque source d'énergie, la première étant habituellement utilisée pour la climatisation de l'habitacle, et la seconde celle alimentée par l'énergie renouvelable 20. La figure 3 présente un exemple de graphe de décision mis en oeuvre par le calculateur de gestion 10, pour le procédé de fonctionnement du système de refroidissement 14 des accumulateurs électriques 4. Dans le cas 30, le calculateur de gestion 10 enregistre si le véhicule 21 est à l'arrêt. Dans le cas 32, le calculateur de gestion 10 regarde si l'énergie renouvelable est disponible. En option si le véhicule 21 dispose d'une sonde de température 12, on regarde dans le cas 34 avec cette sonde si la température des accumulateurs électriques 4 dépasse un certain seuil. Le calculateur de gestion 10 met alors en marche systématiquement le système de refroidissement 14, en prélevant l'énergie renouvelable 20 pour refroidir les accumulateurs.
L'utilisation de la sonde de température 12 permet de limiter la durée de fonctionnement du système de refroidissement 14, si ce fonctionnement n'est pas nécessaire. On peut si on ne dispose pas d'une sonde de température 12, laisser fonctionner le système de refroidissement 14 systématiquement dès qu'une énergie renouvelable est disponible. On peut aussi continuer à utiliser le système de refroidissement 14 avec l'énergie renouvelable, quand le véhicule 21 est en marche à des vitesses faibles, la ventilation naturelle du compartiment des accumulateurs électriques 4 pouvant être insuffisante.
Un avantage de ce procédé comportant un fonctionnement continu et systématique du système de refroidissement 14, est qu'on ne laisse pas monter en température les accumulateurs électriques 4. Les écarts de température restent alors limités, une puissance relativement faible est suffisante pour le fonctionnement continu du dispositif de refroidissement 14.
De plus le système peut fonctionner de manière autonome pendant des jours, avec une consommation d'énergie nulle ou très faible sur les accumulateurs électriques 4, pour assurer la sécurité du véhicule 21 et celle de son environnement, et laisser ce véhicule prêt à partir à tout instant sans affecter ses caractéristiques.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1 û Procédé de fonctionnement d'un système de refroidissement (14) de dispositifs de stockage d'énergie électrique (4), utilisés pour la traction d'un véhicule hybride ou électrique (21), ce véhicule comportant des moyens (20) pour générer une énergie renouvelable à partir du rayonnement solaire, caractérisé en ce que le procédé utilise l'énergie renouvelable disponible, pour mettre dans certaines conditions systématiquement en marche un système de refroidissement (14) des dispositifs de stockage (4) alimenté par cette énergie, notamment lorsque le véhicule (21) est à l'arrêt. 2 û Procédé de fonctionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un moyen (12) pour mesurer la température des dispositifs de stockage (4), et détecter un seuil de température de ces dispositifs de stockage au dessus duquel le système de refroidissement est mis en marche systématiquement. 3 û Procédé de fonctionnement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (20) pour générer une énergie renouvelable, comportent des cellules photovoltaïques. 4 û Procédé de fonctionnement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (20) pour générer une énergie renouvelable, comportent un dispositif de chauffage par le rayonnement solaire, d'un fluide mis en circulation. 5 û Procédé de fonctionnement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs de stockage d'énergie électrique (4), comportent un type d'accumulateur qui peut constituer un danger en cas d'élévation de la température, tel un accumulateur au lithium-ion ou une super-capacité. 6 - Procédé de fonctionnement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de refroidissement (14) utilisant l'énergie renouvelable, est aussi utilisé quand le véhicule (21) est en marche à des vitesses faibles.7 ù Véhicule automobile hybride ou électrique comprenant un procédé de fonctionnement d'un système de refroidissement (14) de dispositifs de stockage d'énergie électrique (4) utilisés pour la traction, ce véhicule comportant des moyens (20) pour générer une énergie renouvelable à partir du rayonnement solaire, caractérisé en ce que le procédé de fonctionnement est réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.
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