FR2991925A1 - Installation de refroidissement/chauffage pour un vehicule hybride, a mono-circuit subdivisable en deux sous-circuits - Google Patents

Installation de refroidissement/chauffage pour un vehicule hybride, a mono-circuit subdivisable en deux sous-circuits Download PDF

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Abstract

Une installation de refroidissement/chauffage (IC) fait partie d'un véhicule hybride comprenant un moteur électrique (ME1) et un moteur thermique (MT). Cette installation (IC) comprend un circuit de fluide caloporteur (CF) pour refroidir le moteur électrique (ME1) et le moteur thermique (MT), et un échangeur externe (EE) couplé au circuit (CF) et propre à refroidir le fluide caloporteur par échange avec l'air extérieur. Ce circuit (CF) comprend une première branche (B1), installée en parallèle du moteur thermique (MT) et alimentant un aérotherme (Al) propre à réchauffer l'air intérieur, une deuxième branche (B2), installée en parallèle du moteur thermique (MT), et des moyens de contrôle (MC1, MC2), contrôlant la circulation du fluide caloporteur vers l'aérotherme (Al) et/ou vers l'échangeur externe (EE) et/ou vers le moteur thermique (MT) en fonction des besoins de ce dernier (MT) et de l'aérotherme (Al) en matière d'échange de calories avec le fluide caloporteur.

Description

INSTALLATION DE REFROIDISSEMENT/CHAUFFAGE POUR UN VÉHICULE HYBRIDE, À MONO-CIRCUIT SUBDIVISABLE EN DEUX SOUS-CIRCUITS L'invention concerne les véhicules hybrides, et plus précisément les installations qui sont chargées de refroidir le groupe motopropulseur de tels véhicules hybrides. On entend ici par « groupe motopropulseur » un groupe comprenant 1 o au moins un moteur (ou une machine) électrique et un moteur thermique destinés à permettre les déplacements d'un véhicule hybride, éventuellement de type automobile. On notera que l'invention est particulièrement bien adaptée, bien que non limitativement aux véhicules de type dit hybride série à augmentateur d'autonomie (ou en anglais « range extender »), c'est-à-dire 15 dont le groupe motopropulseur comprend un premier moteur (ou une machine) électrique assurant la motricité du véhicule et un moteur thermique de petite cylindrée et chargé d'entrainer un second moteur (ou machine) électrique pour que ce dernier produise un complément d'énergie électrique. On notera que le moteur thermique et le second moteur (ou machine) 20 électrique font partie de ce que l'on appelle généralement un groupe électrogène et qu'ils n'ont pas de lien avec la roue. Les véhicules hybrides du type précité, comportent une installation qui est chargée de refroidir leur moteur thermique et leur(s) moteur(s) électrique(s). Cette installation comprend généralement des premier et 25 second circuits de refroidissement indépendants l'un de l'autre. Le premier circuit de refroidissement comporte un premier radiateur, parfois dit haute température, et à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur (ou de refroidissement) qui est destiné à refroidir le moteur thermique afin que sa température de fonctionnement demeure comprise 30 entre environ 90°C et 120°C. Ce premier radiateur est généralement installé sur ce que l'homme de l'art appelle une façade technique avant qui reçoit de l'air extérieur propre à refroidir son fluide caloporteur.
Le second circuit de refroidissement comporte un second radiateur, parfois dit basse température, et à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur (ou de refroidissement) qui est destiné à refroidir le premier moteur électrique, les composants électroniques de contrôle de ce dernier et de recharge de la batterie de traction associés à ce dernier, et l'éventuel second moteur électrique et les composants électroniques de contrôle associés, afin que leur température de fonctionnement demeure comprise entre environ 70°C et 95°C. Ce second radiateur est généralement installé sur la façade technique avant, à côté du premier radiateur, afin que son fluide 1 o caloporteur soit refroidi par l'air extérieur qu'elle reçoit. Les installations de ce type présentent plusieurs inconvénients. En effet, elles s'avèrent onéreuses et encombrantes. De plus, leurs premier et second radiateurs étant séparés et installés, par exemple, l'un à côté de l'autre, la façade technique avant sur laquelle ils sont fixés doit être 15 spécifiquement conçue pour la version hybride de leur modèle de véhicule puisque celle qui a été conçue pour les autres versions de ce même modèle est inadaptée au support de deux radiateurs. Par ailleurs, leur premier circuit de refroidissement ne fonctionnant que lorsque le moteur thermique fonctionne, lorsqu'elles font partie d'un véhicule hybride série (ou range 20 extender) elles ne peuvent donc pas pré-conditionner en température le moteur thermique si bien qu'il se refroidit rapidement du fait de sa petite cylindrée et du fait qu'il n'est pas sollicité très souvent, notamment dans les phases de roulage urbain. Cela entraîne une augmentation de la consommation de carburant du moteur thermique, et rend difficiles les 25 démarrages de ce dernier, ce qui peut induire une dégradation des prestations de motricité du fait qu'il n'est pas en mesure de fournir toute sa puissance rapidement. On notera que ce dernier inconvénient est encore plus ennuyeux pendant les phases de grand froid dans lesquelles le moteur thermique doit pouvoir être démarré très rapidement, car l'énergie et la 30 puissance électrique stockées dans la batterie sont souvent difficilement mobilisables pour déplacer le véhicule et faire fonctionner correctement tous les organes électriques de ce dernier. Par ailleurs, dans ce type d'installation de refroidissement, les calories, cédées au fluide caloporteur du second circuit de refroidissement par le groupe motopropulseur (hors moteur thermique), sont dissipées à l'extérieur par le second radiateur (basse température) et sont donc systématiquement et inutilement perdues.
L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle propose donc notamment à cet effet une installation de refroidissement/chauffage, d'une part, destinée à équiper un véhicule hybride comprenant au moins un premier moteur électrique, associé à des composants électroniques de contrôle et de recharge d'une batterie de traction, et un moteur thermique, et, d'autre part, comprenant un circuit de fluide caloporteur, propre à refroidir au moins le premier moteur électrique, les composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction, le moteur thermique, et un échangeur externe couplé au circuit et propre à refroidir le fluide caloporteur par échange avec un air dit extérieur.
Cette installation se caractérise par le fait que son circuit comprend : - une première branche installée en parallèle du moteur thermique et alimentant un aérotherme propre à réchauffer un air dit intérieur par échange avec le fluide caloporteur (par exemple pour chauffer l'habitacle), - une deuxième branche installée en parallèle du moteur thermique, et - des moyens de contrôle propres à contrôler la circulation du fluide caloporteur vers l'aérotherme et/ou vers l'échangeur externe et/ou vers le moteur thermique en fonction des besoins de ce dernier et de l'aérotherme en matière d'échange de calories avec le fluide caloporteur. Ainsi, non seulement le moteur thermique peut être réchauffé ou refroidi en permanence, selon les besoins, mais également un aérotherme dédié à l'habitacle du véhicule peut être alimenté en fluide caloporteur chaud issu du moteur thermique afin de bénéficier d'une partie des calories qu'il contient et qui proviennent soit de la partie électrique du groupe motopropulseur lorsque le moteur thermique MT ne fonctionne pas, soit de tout le groupe motopropulseur lorsque le moteur thermique fonctionne. L'installation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de contrôle peuvent être agencés soit pour alimenter le moteur thermique avec une partie au moins du fluide caloporteur lorsque le moteur thermique présente une température interne qui est inférieure à un seuil choisi et que la portion du fluide caloporteur, qui est présente dans la première branche juste avant une extrémité aval qui le relie au circuit, présente une température qui est inférieure à la température que présente la portion du fluide caloporteur qui est présente dans le circuit juste avant le raccordement de l'extrémité aval de la première branche, soit, d'une part, pour alimenter la deuxième branche avec une première portion du fluide 1 o caloporteur qui est issue du premier moteur électrique et des composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction, et, d'autre part, pour alimenter en circuit fermé le moteur thermique et l'aérotherme avec une seconde portion du fluide caloporteur, via la première branche, lorsque la seconde portion présente juste avant 15 l'extrémité aval de la première branche une température qui est supérieure à la température que présente la première portion juste avant le raccordement de l'extrémité aval de la première branche au circuit ; - ses moyens de contrôle peuvent comprendre des premiers moyens de contrôle d'accès comportant une entrée couplée à la sortie du moteur 20 thermique, une première sortie couplée à une extrémité amont de la première branche et une seconde sortie couplée en amont de l'échangeur externe ; - ses moyens de contrôle peuvent comprendre des deuxièmes moyens de contrôle d'accès comportant une entrée et une première sortie couplées au 25 circuit en amont de l'entrée du moteur thermique, et une seconde sortie couplée à une extrémité amont de la deuxième branche ; - en variante, ses moyens de contrôle peuvent comprendre des deuxièmes moyens de contrôle d'accès comportant une première entrée couplée à une extrémité aval de la deuxième branche, une seconde entrée couplée 30 au circuit en aval de la sortie du moteur thermique, et une sortie couplée au circuit en amont de l'échangeur externe ; la première branche peut comprendre des moyens de chauffage auxiliaire installés en amont de l'aérotherme et agencés pour augmenter la température du fluide caloporteur avant qu'il n'alimente l'aérotherme ; - son circuit peut comprendre une troisième branche comprenant une extrémité amont et une extrémité aval raccordée en aval d'une sortie de l'échangeur externe. Dans ce cas, ses moyens de contrôle peuvent comprendre des troisièmes moyens de contrôle d'accès comportant une entrée couplée au circuit en aval d'une sortie aval de la deuxième branche, une première sortie couplée à une entrée de l'échangeur externe, et une seconde sortie couplée à l'extrémité amont de la troisième branche, et agencés pour contrôler l'alimentation en fluide caloporteur de l'échangeur 1 o externe et/ou de la troisième branche ; les premiers moyens de contrôle d'accès et/ou les deuxièmes moyens de contrôle d'accès et/ou les troisièmes moyens de contrôle d'accès peuvent être choisis parmi (au moins) une vanne de type trois voies et un thermostat de type trois voies ; 15 - elle peut comprendre, d'une part, une première pompe à fluide couplée au circuit entre une sortie de l'échangeur externe et un premier des composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction, et, d'autre part, une seconde pompe à fluide couplée au circuit en aval d'une sortie du moteur thermique. En variante, cette seconde pompe à 20 fluide peut également être positionnée en amont du moteur thermique. L'invention propose également un véhicule hybride, éventuellement de type automobile, comprenant au moins un premier moteur électrique, associé à des composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction, un moteur thermique, éventuellement couplé à un second 25 moteur électrique, et une installation de refroidissement/chauffage du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: 30 la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un premier exemple de réalisation d'une installation de refroidissement/chauffage selon l'invention, placée dans un premier état adapté au refroidissement de la partie électrique du groupe motopropulseur d'un véhicule hybride, et au chauffage de l'habitacle de ce dernier soit lorsque le moteur thermique ne fonctionne pas mais qu'il doit être réchauffé, soit lorsque le moteur thermique fonctionne et doit être fortement refroidi, la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de refroidissement/chauffage de la figure 1 placée dans un deuxième état adapté à un réchauffement rapide du moteur thermique d'un véhicule hybride et au chauffage de l'habitacle de ce dernier, la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de refroidissement/chauffage de la figure 1 placée dans un troisième état adapté à un refroidissement rapide du moteur thermique d'un véhicule hybride lorsque le chauffage de l'habitacle de ce dernier n'est pas requis, la figure 4 illustre schématiquement et fonctionnellement l'installation de refroidissement/chauffage de la figure 1 placée dans un quatrième état adapté au refroidissement de la partie électrique du groupe motopropulseur d'un véhicule hybride, lorsque le chauffage de l'habitacle de ce dernier n'est pas requis et que le moteur thermique ne fonctionne pas et n'a pas besoin d'être pré-conditionné, et la figure 5 illustre schématiquement et fonctionnellement un second exemple de réalisation d'une installation de refroidissement/chauffage selon l'invention, placée dans un premier état adapté au refroidissement de la partie électrique du groupe motopropulseur d'un véhicule hybride, et au chauffage de l'habitacle de ce dernier soit lorsque le moteur thermique ne fonctionne pas mais qu'il doit être réchauffé, soit lorsque le moteur thermique fonctionne et qu'il doit être fortement refroidi.
L'invention a notamment pour but de proposer une installation de refroidissement/chauffage IC destinée à équiper un véhicule hybride V. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation de refroidissement/chauffage IC est destinée à faire partie d'un véhicule hybride V de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais cette installation IC pourrait équiper n'importe quel type de véhicule hybride (et plus généralement n'importe quel type de moyen de transport à groupe motopropulseur hybride). On a schématiquement représenté sur les figures 1 à 5, un véhicule hybride V comprenant un exemple de réalisation de groupe motopropulseur hybride et un premier (figures 1 à 4) ou second (figure 5) exemple de réalisation d'installation de refroidissement/chauffage IC selon l'invention. Dans ces exemples non limitatifs, le groupe motopropulseur hybride est de type série (ou range extender). Il comprend donc un premier moteur (ou une machine) électrique MEI, un moteur thermique MT, un second moteur (ou une machine) électrique ME2, et des composants électroniques de contrôle et de recharge d'une batterie de traction (non représentée) CE. Le premier moteur électrique ME1 est chargé d'utiliser de l'énergie 1 o électrique, stockée dans une batterie de traction (non représentée), dans le mode tout électrique et dans le mode hybride, notamment pour déplacer le véhicule V. Le moteur thermique MT est par exemple de petite cylindrée (typiquement 300 cm3 à 600 cm3) et chargé de faire fonctionner le second 15 moteur électrique ME2 afin qu'il produise dans le mode hybride un complément d'énergie et de puissance électrique pour augmenter la puissance fournie par la batterie de traction au premier moteur électrique MEI. Le moteur thermique MT et le second moteur électrique ME2 font partie d'un groupe électrogène. 20 Les composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction CE sont chargés de contrôler le fonctionnement des premier ME1 et second ME2 moteurs électriques, de charger la batterie (non représentée) avec l'énergie électrique venant d'un réseau électrique (non représenté), éventuellement domestique, et d'effectuer des conversions de 25 courant. Pour ce faire, et comme illustré non limitativement, ils peuvent comprendre au moins un convertisseur continu/continu CV utilisé pour alimenter le réseau de bord par exemple en 12 V continus, un premier onduleur 01 dédié au premier moteur électrique ME1, un second onduleur 02 dédié au second moteur électrique ME2, et un chargeur de batterie CB. 30 Comme illustré sur les figures 1 à 5, l'installation de refroidissement/ chauffage IC, selon l'invention, comprend au moins un unique circuit de fluide caloporteur CF, un échangeur externe EE et un aérotherme Al. Le circuit de fluide caloporteur CF comprend des conduits (ou tuyaux) dans lesquels circule un fluide caloporteur (ou de refroidissement) destiné à refroidir au moins le premier moteur électrique ME1, les composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction CE et le moteur thermique MT (ainsi qu'ici le second moteur électrique ME2).
Dans ce qui suit, on appelle « partie électrique du groupe motopropulseur » l'ensemble comportant les premier ME1 et second ME2 moteurs électriques et les composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction CE. L'enchainement des composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction CE et autres organes électroniques (ME1 et ME2) dépend de leurs tenues en température respectives. Il est rappelé que l'on considère généralement que la température du fluide caloporteur augmente d'environ 5°C lors de son interaction avec chaque élément d'installation qu'il doit refroidir. Les composants CE sont donc dimensionnés et refroidis par le circuit CF selon un ordre qui est destiné à conduire à une température de l'ordre d'environ 95°C à l'entrée du moteur thermique MT lorsqu'il est en fonctionnement (on considère en effet que le chargeur CB ne produit pas de calorie pendant les phases de roulage). Le composant CE dont le dimensionnement est le plus critique est donc celui qui est le plus loin du moteur thermique MT du fait qu'il doit supporter une température de l'ordre d'environ 90°C sans baisse de puissance nominale du fluide caloporteur sur son entrée. L'échangeur externe EE est couplé au circuit CF, de préférence en amont de l'ensemble des composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction CE. Il est agencé pour refroidir une partie au moins du fluide caloporteur qui circule dans le circuit CF par échange de calories avec un air dit extérieur qui provient de l'extérieur du véhicule V. Il constitue ici un échangeur de chaleur fluide/air chargé de transférer des calories du fluide caloporteur dans l'air extérieur qui le balaye (ou traverse). Il est habituellement installé sur ce que l'homme de l'art appelle une façade technique avant. Selon l'invention, le circuit CF comprend des première B1 et seconde B2 branches (de dérivation), qui sont montées en parallèle du moteur thermique MT, et des moyens de contrôle MCi (ici i = 1 à 3). La première branche (de dérivation) B1 alimente l'aérotherme Al avec une partie du fluide caloporteur. Elle comprend à cet effet une extrémité amont couplée à une sortie du moteur thermique MT et une extrémité aval couplée à une entrée du moteur thermique MT. La seconde branche (de dérivation) B2 comprend une extrémité amont couplée au circuit CF en amont de l'entrée du moteur thermique MT et une extrémité aval couplée au circuit CF en aval de la sortie du moteur thermique MT.
L'aérotherme Al est propre à réchauffer un air dit intérieur, destiné à alimenter l'habitacle du véhicule V, par échange avec le fluide caloporteur. On entend ici par « aérotherme » un échangeur de chaleur fluide/air chargé de transférer des calories du fluide caloporteur dans l'air intérieur qui le balaye (ou traverse).
Les moyens de contrôle MCi sont agencés pour contrôler la circulation du fluide caloporteur vers l'aérotherme Al et/ou vers l'échangeur externe EE et/ou vers le moteur thermique MT en fonction des besoins de ce dernier (MT) et de l'aérotherme Al en matière d'échange de calories avec le fluide caloporteur.
Ce contrôle peut se faire en fonction d'au moins trois situations. Une première situation correspond au cas où, d'une part, le moteur thermique MT présente une température interne Tint qui est inférieure à un seuil choisi S (Tint < S), et, d'autre part, la portion du fluide caloporteur, qui est présente dans la première branche B1 juste avant son extrémité aval, présente une température Tgi qui est inférieure à la température TPEmax que présente la portion du fluide caloporteur, qui est présente dans le circuit CF juste avant le raccordement de l'extrémité aval de la première branche B1 (et donc en sortie de la partie électrique du groupe motopropulseur MEI, CE, ME2) (TBi < TPEmax)- Chaque fois qu'une telle première situation survient, les moyens de contrôle MCi sont préférentiellement agencés pour alimenter le moteur thermique MT avec une partie au moins du fluide caloporteur, comme illustré sur les figures 1 et 5. Une deuxième situation correspond au cas où une première portion du fluide caloporteur, qui est issue de la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2 (et donc juste avant le raccordement de l'extrémité aval de la première branche B1 au circuit CF), présente une température TPEmax qui est inférieure à la température Tgi que présente une seconde portion du fluide caloporteur, qui parvient sensiblement au niveau de l'extrémité aval de la première branche B1 (TPEmax < TB1)- Chaque fois qu'une telle seconde situation survient, les moyens de contrôle MCi sont préférentiellement agencés pour alimenter, d'une part, la deuxième branche B2 avec une première portion du fluide caloporteur qui est issue de la partie o électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2, et, d'autre part, en circuit fermé, le moteur thermique MT et l'aérotherme Al avec la seconde portion du fluide caloporteur, via la première branche B1, comme illustré sur la figure 2. En d'autres termes, le circuit CF est alors subdivisé en une première sous-partie, qui ne fait que refroidir en circuit fermé la partie électrique du 15 groupe motopropulseur ME1, CE, ME2 (via la deuxième branche B2), et une seconde sous-partie, qui réchauffe en circuit fermé l'air intérieur au niveau de l'aérotherme Al et refroidit ou réchauffe en circuit fermé le moteur thermique MT (via la première branche B1). Une troisième situation correspond au cas où le moteur thermique MT 20 présente une température interne Tint qui est supérieure à un seuil choisi S (Th > S), alors que le chauffage de l'air intérieur via l'aérotherme Al n'est pas requis. Chaque fois qu'une telle troisième situation survient, les moyens de contrôle MCi sont préférentiellement agencés pour alimenter le moteur thermique MT avec l'intégralité du fluide caloporteur qui est issu de la partie 25 électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2, comme illustré sur la figure 3. On notera que lorsque le chauffage de l'air intérieur via l'aérotherme Al n'est pas requis et que le moteur thermique MT ne fonctionne pas et n'a pas besoin d'être pré-conditionné (par exemple du fait d'une température 30 extérieure (très) élevée), les moyens de contrôle MCi empêchent la circulation du fluide caloporteur dans la première branche B1, et donc le fluide caloporteur ne circule que dans la première sous-partie du circuit CF afin de ne refroidir que la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2, comme illustré sur la figure 4. Afin de permettre les circulations de fluide précitées, les moyens de contrôle MCi peuvent comprendre des premiers moyens de contrôle d'accès MC1 (i = 1) couplés au circuit CF à un embranchement entre le moteur thermique MT, l'aérotherme Al et l'échangeur externe EE. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 5, ces premiers moyens de contrôle d'accès MC1 peuvent comprendre une entrée couplée à la sortie du moteur thermique MT, une première sortie couplée à l'extrémité amont de la première branche B1 et une seconde sortie couplée au circuit CF en amont de l'échangeur 1 o externe EE. On comprendra que ces premiers moyens de contrôle d'accès MC1 sont ici chargés d'aiguiller le fluide caloporteur qui sort du moteur thermique MT soit intégralement vers l'aérotherme Al (voir figure 2), soit en partie vers l'aérotherme Al et en partie vers l'échangeur externe EE (voir figure 1), soit encore intégralement vers l'échangeur externe EE (voir figure 3). 15 Ces premiers moyens de contrôle d'accès MC1 peuvent, par exemple se présenter sous la forme d'une vanne de type trois voies ou d'un thermostat de type trois voies. Un tel thermostat peut, par exemple, fermer sa sortie qui est couplée à l'aérotherme Al lorsque le fluide caloporteur atteint un niveau maximum de régulation du moteur thermique MT, par exemple entre environ 20 115°C et 118°C, de manière à empêcher l'alimentation de l'aérotherme Al lorsqu'il fait (très) chaud (voir figure 2). Lorsque cela est requis (voir figures 1 et 2), l'aérotherme Al peut donc être alimenté en fluide caloporteur issu du moteur thermique MT afin de bénéficier d'une partie des calories qu'il contient et qui proviennent soit de la 25 partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2 lorsque le moteur thermique MT ne fonctionne pas ou bien fonctionne, soit du moteur thermique MT lorsque ce dernier (MT) fonctionne. On peut ainsi transférer une partie de la chaleur qui est produite par la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2 dans le noyau d'eau du moteur thermique MT et dans 30 l'aérotherme Al en utilisant l'unique circuit de refroidissement CF du groupe motopropulseur. Ainsi, le moteur thermique MT peut soit être préchauffé et/ou maintenu à une température de l'ordre d'environ 40°C alors même qu'il ne fonctionne pas, ce qui permet d'améliorer sa consommation, ses émissions et sa capacité à démarrer, soit être refroidi à une température de l'ordre d'environ 90°C afin que son fonctionnement soit optimal, notamment en termes de pollution et de rendement. On notera que l'alimentation de l'aérotherme Al en circuit fermé via la première branche B1 permet de réchauffer encore plus rapidement le moteur thermique MT lorsque ce dernier (MT) ne fonctionne pas, en vue de le pré-conditionner très rapidement (voir figure 2) lorsque les moyens de chauffage auxiliaire MCA (décrits plus loin) fonctionnent. Egalement pour permettre les circulations de fluide précitées, les 1 o moyens de contrôle MCi peuvent comprendre des deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 (i = 2) couplés au circuit CF. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 4, ces deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 peuvent comprendre une entrée et une première sortie couplées au circuit CF en amont de l'entrée du moteur 15 thermique MT, et une seconde sortie couplée à l'extrémité amont de la deuxième branche B2. En variante, et comme illustré non limitativement sur la figure 5, les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 peuvent comprendre une première entrée couplée à l'extrémité aval de la deuxième branche B2, une seconde entrée couplée au circuit CF en aval de la sortie du 20 moteur thermique MT, et une sortie couplée au circuit CF en amont de l'échangeur externe EE. Ces deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 peuvent, par exemple se présenter sous la forme d'une vanne de type trois voies ou d'un thermostat de type trois voies. 25 On notera que les agencements décrits ci-avant en référence aux figures 1 à 5, sont particulièrement efficaces lorsque la cylindrée du moteur thermique MT est petite, car les puissances et débits de chauffage ou de refroidissement sont alors de l'ordre de ceux qui sont nécessaires au refroidissement des composants électroniques de contrôle et de recharge de 30 la batterie de traction CE (typiquement 600 L/h à 1600 L/h). Comme illustré sur les figures 1 à 5, l'installation IC comporte au moins des première PF1 et seconde PF2 pompes à fluide pour faire circuler le fluide caloporteur. La première pompe à fluide PF1 est couplée au circuit CF, par exemple entre la sortie de l'échangeur externe EE et le premier des composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction CE (ici le convertisseur CV). Cette première pompe PF1 est par exemple de type électrique. Elle fonctionne au moins lorsque le circuit CF n'est pas subdivisé en deux sous-parties par les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 et que le moteur thermique MT ne fonctionne pas, et lorsque le 1 o circuit CF est subdivisé en deux sous-parties par les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 afin de faire circuler une partie du fluide caloporteur dans la première sous-partie du circuit CF. La seconde pompe à fluide PF2 est chargée au moins de faire circuler le fluide caloporteur dans la seconde sous-partie du circuit CF lorsque 15 ce dernier (CF) est subdivisé en deux sous-parties par les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2, et de faire circuler le fluide caloporteur dans l'ensemble du circuit CF, à la place de la première pompe PF1 ou en complément de cette dernière (PF1) pour assurer les débits et puissance requis, lorsque le circuit CF n'est pas subdivisé en deux sous-parties par les 20 deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2. Cette seconde pompe à fluide PF2 peut être couplée au circuit CF en aval de la sortie du moteur thermique MT et en amont d'une entrée des premiers moyens de contrôle d'accès MC1, comme illustré, ou bien en amont du moteur thermique MT. Par ailleurs, cette seconde pompe PF2 devant fonctionner aussi bien lorsque le moteur 25 thermique MT fonctionne que lorsque ce dernier (MT) ne fonctionne pas, il est donc préférable qu'il soit de type électrique. Mais on peut envisager une variante de réalisation (non représentée) dans laquelle le circuit CF comprend une seconde pompe PF2 de type mécanique afin de pouvoir être entraînée par le moteur thermique MT lorsque celui-ci est en fonctionnement, et une 30 troisième pompe de type électrique sur la première branche B1 afin de pouvoir fonctionner à la place de la seconde pompe PF2 lorsque le moteur thermique MT ne fonctionne pas, ou bien en complément de la seconde pompe PF2 lorsque le moteur thermique MT fonctionne.
On notera, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 5, que la première branche B1 peut, si nécessaire, comprendre des moyens de chauffage auxiliaire MCA installés entre l'extrémité amont de la première branche B1 et l'entrée de l'aérotherme Al. Ces moyens de chauffage auxiliaire MCA sont ici agencés pour augmenter la température du fluide caloporteur avant qu'il n'alimente l'aérotherme Al, afin d'accroître la capacité de ce dernier (AI) à réchauffer l'air intérieur. Ces moyens de chauffage auxiliaire MCA peuvent se présenter sous la forme de résistances chauffantes (par exemple de type CTP (« coefficient de température positif »)), ou bien d'un condenseur de pompe à chaleur, par exemple. Le niveau de puissance thermique qu'ils injectent dans le fluide caloporteur en amont de l'aérotherme Al peut être régulé de façon optimale en fonction des demandes de chauffage dans l'habitacle et du fonctionnement des autres composants de l'installation IC (et en particulier du moteur thermique MT). On notera également, qu'afin de faciliter le préchauffage du moteur thermique MT et d'améliorer la prestation de chauffage dans l'habitacle du véhicule V, le circuit CF peut comprendre une troisième branche B3 comportant une extrémité amont et une extrémité aval raccordée en aval de la sortie de l'échangeur externe EE. Dans ce cas, les moyens de contrôle MCi comprennent également des troisièmes moyens de contrôle d'accès MC3 comportant (ici) une entrée couplée à la sortie des deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2, une première sortie couplée à l'entrée de l'échangeur externe EE, et une seconde sortie couplée à l'extrémité amont de la troisième branche B3, et agencés pour contrôler l'alimentation en fluide caloporteur de l'échangeur externe EE et/ou de la troisième branche B3. On comprendra que cette troisième branche de dérivation B3 (ou « by-pass ») est destinée à thermo-réguler la température du fluide caloporteur à un niveau de l'ordre d'environ 70°C en sortie de l'échangeur externe EE afin qu'elle reste compatible avec les températures que peuvent supporter les composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction CE. Les troisièmes moyens de contrôle d'accès MC3 peuvent, par exemple, se présenter sous la forme d'une vanne de type trois voies ou d'un thermostat de type trois voies. L'installation IC décrite ci-avant peut être placée dans au moins quatre états différents.
Un premier état est illustré sur les figures 1 et 5. Il correspond à un cas dans lequel le circuit CF n'est pas subdivisé en deux sous-parties par les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 et l'aérotherme Al a besoin de fournir des calories à l'air intérieur pour chauffer l'habitacle du véhicule V. Ce cas peut être subdivisé en deux sous-cas. Dans le premier sous-cas, le 1 o moteur thermique MT ne fonctionne pas mais doit être réchauffé, pour être pré-conditionné ou maintenu à une température intermédiaire, par une partie des calories contenues dans le fluide caloporteur et qui proviennent de la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2 et des éventuels moyens de chauffage auxiliaires MCA. Dans le second sous-cas, le moteur 15 thermique MT fonctionne et doit être refroidi afin que sa température interne soit comprise dans un intervalle prédéfini. Dans ce premier état, les premiers moyens de contrôle d'accès MC1 sont agencés pour permettre à la partie de fluide caloporteur qui est issue du moteur thermique MT de circuler en partie vers l'aérotherme Al et en partie 20 vers l'échangeur externe EE et/ou l'éventuelle troisième branche B3 (de dérivation), et les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 sont agencés pour permettre à la partie de fluide caloporteur, qui a servi à refroidir la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2, de circuler au moins partiellement vers le moteur thermique MT (et éventuellement en partie dans 25 la deuxième branche B2). Un deuxième état est illustré sur la figure 2. Il correspond à un cas dans lequel le circuit CF est subdivisé en deux sous-parties par les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 et l'aérotherme Al a besoin de fournir des calories à l'air intérieur pour chauffer l'habitacle du véhicule V.
30 Dans ce cas, les premiers moyens de contrôle d'accès MC1 sont agencés pour permettre à la partie de fluide caloporteur qui est issue du moteur thermique MT de circuler en circuit fermé vers l'aérotherme Al via la première branche B1, et les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 sont agencés pour permettre à la partie de fluide caloporteur, qui a servi à refroidir la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2, de circuler en circuit fermé vers l'échangeur externe EE et/ou l'éventuelle troisième branche B3. Un troisième état est illustré sur la figure 3. Il correspond à un cas dans lequel le circuit CF n'est pas subdivisé en deux sous-parties par les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 et l'aérotherme Al n'a pas besoin de fournir des calories à l'air intérieur. Ce cas peut être subdivisé en 1 o deux sous-cas. Dans le premier sous-cas, le moteur thermique MT ne fonctionne pas mais doit être réchauffé, pour être pré-conditionné ou maintenu à une température intermédiaire, par une partie des calories contenues dans le fluide caloporteur et qui proviennent de la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2. Dans le second sous-cas, le 15 moteur thermique MT fonctionne et doit être refroidi afin que sa température interne soit comprise dans un intervalle prédéfini. Dans ce troisième état, les premiers moyens de contrôle d'accès MC1 sont agencés pour permettre à la partie de fluide caloporteur qui est issue du moteur thermique MT de circuler intégralement vers l'échangeur externe EE 20 et/ou l'éventuelle troisième branche B3 (de dérivation), et les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 sont agencés pour permettre à la partie de fluide caloporteur, qui a servi à refroidir la partie électrique du groupe motopropulseur ME1, CE, ME2, de circuler intégralement vers le moteur thermique MT.
25 Un quatrième état est illustré sur la figure 4. Il correspond à un cas dans lequel le moteur thermique MT ne fonctionne pas mais se trouve à une température intermédiaire qui ne nécessite pas de préchauffage (par exemple du fait de la température extérieure élevée), le circuit CF est subdivisé en deux sous-parties par les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 et 30 l'aérotherme Al n'a pas besoin de fournir des calories à l'air intérieur. Dans ce cas, les deuxièmes moyens de contrôle d'accès MC2 sont agencés pour permettre à la partie de fluide caloporteur, qui a servi à refroidir la partie électrique du groupe motopropulseur ME1 , CE, ME2, de circuler en circuit fermé vers l'échangeur externe EE et/ou l'éventuelle troisième branche B3. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - une simplification de l'installation de refroidissement/chauffage, qui réduit sa complexité, son encombrement et son coût, - une amélioration des prestations, consommation et disponibilité du moteur thermique du fait de son préchauffage par les calories perdues par la partie électrique du groupe motopropulseur, et les éventuels moyens de 1 o chauffage auxiliaires, et donc une amélioration du bilan énergétique du groupe motopropulseur, la possibilité d'utiliser pour une version hybride d'un modèle de véhicule, une façade technique avant conçue initialement pour une version non hybride de ce même modèle de véhicule. 15

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Installation de refroidissement/chauffage (IC) pour un véhicule hybride comprenant un premier moteur électrique (ME1), un deuxième moteur électrique (ME2), associés à des composants électroniques de contrôle et de recharge d'une batterie de traction (CE), et un moteur thermique (MT), ladite installation (IC) comprenant un circuit de fluide caloporteur (CF), propre à refroidir au moins ledit premier moteur électrique (ME1), un deuxième moteur 1 o électrique (ME2), lesdits composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction (CE) et ledit moteur thermique (MT), et un échangeur externe (EE) couplé audit circuit (CF) et propre à refroidir ledit fluide caloporteur par échange avec un air dit extérieur, caractérisée en ce que ledit circuit (CF) comprend i) une première branche (B1) installée en parallèle dudit 15 moteur thermique (MT) et alimentant un aérotherme (AI) propre à réchauffer un air dit intérieur par échange avec ledit fluide caloporteur, ii) une deuxième branche (B2) installée en parallèle dudit moteur thermique (MT), et iii) des moyens de contrôle (MCi) propres à contrôler la circulation dudit fluide caloporteur vers ledit aérotherme (AI) et/ou vers ledit échangeur externe (EE) 20 et/ou vers ledit moteur thermique (MT), via ladite première branche (B1) et/ou ladite deuxième branche (B2), en fonction des besoins de ce dernier (MT) et dudit aérotherme (AI) en matière d'échange de calories avec ledit fluide caloporteur.
  2. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits 25 moyens de contrôle (MCi) sont agencés soit pour alimenter ledit moteur thermique (MT) avec une partie au moins dudit fluide caloporteur lorsque ledit moteur thermique (MT) présente une température interne inférieure à un seuil choisi et que la portion du fluide caloporteur, qui est présente dans ladite première branche (B1) juste avant une extrémité aval qui le relie audit circuit 30 (CF), présente une température inférieure à la température que présente la portion du fluide caloporteur, qui est présente dans ledit circuit (CF) juste avant le raccordement de ladite extrémité aval de la première branche (B1), soit, d'une part, pour alimenter ladite deuxième branche (B2) avec unepremière portion dudit fluide caloporteur qui est issue dudit premier moteur électrique (ME1) et desdits composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction (CE), et, d'autre part, pour alimenter en circuit fermé ledit moteur thermique (MT) et ledit aérotherme (AI) avec une seconde portion dudit fluide caloporteur, via ladite première branche (B1), lorsque ladite seconde portion présente juste avant l'extrémité aval de ladite première branche (B1) une température supérieure à la température que présente ladite première portion juste avant le raccordement de ladite extrémité aval de la première branche (B1) audit circuit (CF).
  3. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de contrôle (MCi) comprennent des premiers moyens de contrôle d'accès (MCi) comprenant une entrée couplée à ladite sortie du moteur thermique (MT), une première sortie couplée à une extrémité amont de ladite première branche (B1) et une seconde sortie couplée en amont dudit échangeur externe (EE).
  4. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de contrôle (MCi) comprennent des deuxièmes moyens de contrôle d'accès (MC2) comprenant une entrée et une première sortie couplées audit circuit (CF) en amont de ladite entrée du moteur thermique (MT), et une seconde sortie couplée à une extrémité amont de ladite deuxième branche (B2).
  5. 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de contrôle (MCi) comprennent des deuxièmes moyens de contrôle d'accès (MC2) comprenant une première entrée couplée à une extrémité aval de ladite deuxième branche (B2), une seconde entrée couplée audit circuit (CF) en aval de ladite sortie du moteur thermique (MT), et une sortie couplée audit circuit (CF) en amont dudit échangeur externe (EE).
  6. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite première branche (B1) comprend des moyens de chauffage auxiliaire (MCA) installés en amont dudit aérotherme (AI) et agencés pour augmenter la température dudit fluide caloporteur avant qu'il n'alimente ledit aérotherme (AI).
  7. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ceque ledit circuit (CF) comprend une troisième branche (B3) comprenant une extrémité amont et une extrémité aval raccordée en aval d'une sortie dudit échangeur externe (EE), et en ce que lesdits moyens de contrôle (MCi) comprennent des troisièmes moyens de contrôle d'accès (MC3) comprenant une entrée couplée audit circuit (CF) en aval d'une sortie aval de ladite deuxième branche (B2), une première sortie couplée à une entrée dudit échangeur externe (EE), et une seconde sortie couplée à ladite extrémité amont de la troisième branche (B3), et agencés pour contrôler l'alimentation en fluide caloporteur dudit échangeur externe (EE) et/ou de ladite troisième branche (B3).
  8. 8. Installation selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que lesdits premiers moyens de contrôle d'accès (MC1) et/ou lesdits deuxièmes moyens de contrôle d'accès (MC2) et/ou lesdits troisièmes moyens de contrôle d'accès (MC3) sont choisis dans un groupe comprenant au moins une vanne de type trois voies et un thermostat de type trois voies.
  9. 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend i) une première pompe à fluide (PF1) couplée audit circuit (CF) entre une sortie dudit échangeur externe (EE) et un premier desdits composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction (CE), et ii) une seconde pompe à fluide (PF2) couplée audit circuit (CF) en aval d'une sortie dudit moteur thermique (MT).
  10. 10. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend i) une première pompe à fluide (PF1) couplée audit circuit (CF) entre une sortie dudit échangeur externe (EE) et un premier desdits composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction (CE), et ii) une seconde pompe à fluide (PF2) couplée audit circuit (CF) en amont d'une entrée dudit moteur thermique (MT).
  11. 11. Véhicule hybride comprenant au moins un premier moteur électrique (ME1), associé à des composants électroniques de contrôle et de recharge de la batterie de traction (CE), et un moteur thermique (MT), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une installation de refroidissement/chauffage (IC) selon l'une des revendications précédentes.
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