FR3004387A1 - THERMAL CONTROL SYSTEM FOR THE CABIN OF AN ELECTRIC VEHICLE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de régulation thermique de l'habitacle d'un véhicule automobile électrique ou hybride comportant une batterie de traction (1) pour l'alimentation électrique d'un moteur électrique dudit véhicule, ledit système comprenant un accumulateur thermique dans lequel sont aptes à être emmagasinées des calories dans un mode de charge de ladite batterie de traction (1), ledit accumulateur thermique étant apte à céder lesdites calories emmagasinées pour chauffer l'air dudit habitacle en mode de roulage dudit véhicule, ledit système étant caractérisé en ce que ledit accumulateur thermique est constitué par ladite batterie de traction (1) dudit véhicule.The invention relates to a thermal regulation system for the passenger compartment of an electric or hybrid motor vehicle comprising a traction battery (1) for powering an electric motor of said vehicle, said system comprising a thermal accumulator in which are able to store calories in a charging mode of said traction battery (1), said thermal accumulator being able to transfer said stored calories to heat the air of said passenger compartment in the running mode of said vehicle, said system being characterized in said thermal accumulator is constituted by said traction battery (1) of said vehicle.
Description
Système de régulation thermique de l'habitacle d'un véhicule électrique La présente invention concerne un système de régulation thermique de l'habitacle d'un véhicule automobile électrique et/ou hybride comportant une batterie de traction. Dans les véhicules électriques, les batteries de traction de type Lithium-ion (Li-ion) se sont aujourd'hui largement imposées pour le stockage de l'énergie électrique nécessaire à l'alimentation du moteur électrique. Toutefois, ces batteries présentent un rapport entre la quantité d'énergie stockée et la masse de la batterie qui est défavorable, de sorte que les véhicules automobiles électriques présentent aujourd'hui une autonomie relativement faible en comparaison avec celle des véhicules automobiles thermiques conventionnels. Ce déficit d'autonomie peut en outre être aggravé par la consommation électrique de la batterie de traction liée au fonctionnement des systèmes de conditionnement en température de l'air de l'habitacle (chauffage et climatisation). Ces systèmes de conditionnement permettant d'assurer le confort des passagers, utilisent en effet une quantité d'énergie importante, qui est prélevée dans les véhicules électriques sur la batterie de traction, en particulier pendant le roulage, au détriment de leur autonomie. A cet égard, il a pu être constaté que, dans un contexte d'utilisation du véhicule électrique en situation urbaine embouteillée, l'énergie consommée pour le conditionnement thermique de l'habitacle du véhicule peut être du même ordre de grandeur que celle consommée par la chaîne de traction du véhicule. Il est donc particulièrement souhaitable de parvenir à réduire la consommation électrique de la batterie de traction due au conditionnement thermique de l'habitacle du véhicule électrique, de manière à contribuer à augmenter l'autonomie du véhicule électrique. On connaît du document FR 2 948 898, un dispositif de régulation thermique de l'habitacle d'un véhicule automobile de type électrique ou hybride, incluant un accumulateur d'énergie thermique, capable de fonctionner soit en accumulateur de calories, soit en accumulateur de frigories, qui est préchauffé ou pré-refroidi, en utilisant l'énergie électrique d'un réseau électrique extérieur au véhicule, en même temps que ce dernier est connecté à une borne de recharge pour la charge de sa batterie. L'énergie thermique ainsi emmagasinée dans l'accumulateur d'énergie thermique lorsqu'il est branché sur un réseau électrique extérieur au véhicule en mode de charge de la batterie, peut alors être utilisée en particulier pour chauffer l'air de l'habitacle du véhicule électrique en mode de roulage du véhicule, évitant ainsi de prélever de l'énergie électrique à cet effet sur la batterie de traction du véhicule, en tous cas jusqu'à l'épuisement du stock d'énergie thermique de l'accumulateur. Cependant, cette solution, si elle permet d'épargner en partie à la batterie de traction du véhicule d'avoir à fournir l'énergie nécessaire au chauffage de l'air de l'habitacle, n'est pas pleinement satisfaisante, dans la mesure où elle nécessite d'embarquer dans le véhicule tous les moyens nécessaires à la mise en oeuvre de l'accumulateur, en particulier un réservoir spécifique pour le stockage de chaleur. Or, un tel réservoir présente une masse supplémentaire importante, qui n'est généralement pas souhaitable et cette masse supplémentaire sera en outre présente de façon permanente, y compris lorsqu'il n'est pas nécessaire de solliciter l'accumulateur d'énergie thermique, par exemple en été lorsque le chauffage n'est pas utile. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est de proposer un système de régulation thermique de l'habitacle d'un véhicule automobile électrique, qui permette de garantir le confort thermique des passagers en réduisant la consommation électrique de la batterie de traction afin de préserver l'autonomie du véhicule, tout en réduisant le poids du véhicule. Dans le but de résoudre ce problème, la présente invention propose un système de régulation thermique de l'habitacle d'un véhicule automobile électrique ou hybride comportant une batterie de traction pour l'alimentation électrique d'un moteur électrique dudit véhicule, ledit système comprenant un accumulateur thermique dans lequel sont aptes à être emmagasinées des calories dans un mode de charge de ladite batterie de traction, ledit accumulateur thermique étant apte à céder lesdites calories emmagasinées pour chauffer l'air de l'habitacle en mode de roulage dudit véhicule. Selon l'invention, ledit accumulateur thermique est constitué par ladite batterie de traction dudit véhicule. Grâce à cet agencement, c'est la batterie de traction elle-même qui sert d'organe de stockage de l'énergie thermique qui sera utilisée pour chauffer l'air de l'habitacle du véhicule lors du roulage de ce dernier. Ceci permet avantageusement d'éviter d'embarquer dans le véhicule un organe spécifiquement dédié à cette fonction de stockage de l'énergie thermique, comme pour les solutions de l'art antérieur. A titre d'exemple, une batterie Li- ion de 24 kWh possède une capacité de stockage thermique d'environ 70Wh/°K. Ainsi, en élevant la température de la batterie par exemple de 20°C à 40°C, il est possible de stocker 1,4 kWh d'énergie thermique dans la batterie, laquelle énergie thermique pourra avantageusement être utilisée selon l'invention pour chauffer l'air de l'habitacle dans un mode de roulage du véhicule sans impacter la consommation électrique de la batterie et donc sans nuire à l'autonomie du véhicule. Avantageusement, ladite batterie de traction est couplée à un circuit de climatisation réversible formant pompe à chaleur, par l'intermédiaire duquel lesdites calories sont aptes à être emmagasinées dans ladite batterie de traction et/ou cédées depuis ladite batterie de traction. Avantageusement, ladite batterie de traction est couplée à un circuit de conditionnement thermique de ladite batterie comprenant des éléments chauffants aptes à être alimentés par un réseau électrique extérieur audit véhicule dans un mode de charge de ladite batterie, et par l'intermédiaire duquel lesdites calories sont aptes à être emmagasinées dans ladite batterie de traction. Selon un mode de réalisation, ledit circuit de climatisation réversible formant pompe à chaleur comprend une première branche de circulation d'un fluide frigorigène comportant des premiers moyens d'échange thermique avec l'air extérieur au véhicule, une deuxième branche de circulation dudit fluide comportant des deuxième moyens d'échange thermique avec l'air de l'habitacle dudit véhicule et une troisième branche de circulation dudit fluide comportant des troisièmes moyens d'échange thermique avec ladite batterie de traction, et en ce qu'il comprend des moyens de connexion aptes à relier sélectivement ladite troisième branche de circulation dudit fluide à l'une desdites première et deuxième branches de circulation dudit fluide, pour former une première et une deuxième boucle de régulation thermique entre respectivement l'air extérieur et l'air dudit habitacle et ladite batterie de traction.The present invention relates to a thermal regulation system for the passenger compartment of an electric and / or hybrid motor vehicle comprising a traction battery. In electric vehicles, Lithium-ion (Li-ion) traction batteries are nowadays largely imposed for the storage of the electrical energy necessary to power the electric motor. However, these batteries have a ratio between the amount of stored energy and the mass of the battery which is unfavorable, so that electric motor vehicles today have a relatively low autonomy in comparison with that of conventional thermal motor vehicles. This lack of autonomy can be further aggravated by the electrical consumption of the traction battery related to the operation of air conditioning systems of the cabin air (heating and air conditioning). These conditioning systems to ensure the comfort of passengers, indeed use a significant amount of energy, which is taken in electric vehicles on the traction battery, especially during taxiing, to the detriment of their autonomy. In this respect, it has been found that, in a context of use of the electric vehicle in a congested urban situation, the energy consumed for the thermal conditioning of the passenger compartment of the vehicle can be of the same order of magnitude as that consumed by the traction chain of the vehicle. It is therefore particularly desirable to reduce the power consumption of the traction battery due to the thermal conditioning of the passenger compartment of the electric vehicle, so as to contribute to increasing the autonomy of the electric vehicle. Document FR 2 948 898 discloses a device for regulating the temperature of the passenger compartment of a motor vehicle of electric or hybrid type, including a thermal energy accumulator, capable of operating either as a heat accumulator or as a storage battery. frigories, which is preheated or pre-cooled, using the electrical energy of an electrical network outside the vehicle, at the same time that the latter is connected to a charging station for charging its battery. The thermal energy thus stored in the thermal energy accumulator when it is connected to an electrical network outside the vehicle in charge mode of the battery, can then be used in particular to heat the air in the passenger compartment of the vehicle. electric vehicle in running mode of the vehicle, thus avoiding taking electrical energy for this purpose on the traction battery of the vehicle, in any case until the depletion of the thermal energy storage of the accumulator. However, this solution, if it makes it possible to partially save the traction battery of the vehicle from having to supply the energy necessary for heating the air of the passenger compartment, is not fully satisfactory, insofar as where it requires to embark in the vehicle all the means necessary for the implementation of the accumulator, in particular a specific tank for the storage of heat. However, such a tank has a large additional mass, which is generally not desirable and this additional mass will be permanently present, including when it is not necessary to solicit the thermal energy accumulator, for example in summer when the heating is not useful. Also, a problem that arises and that aims to solve the present invention is to provide a thermal control system of the passenger compartment of an electric motor vehicle, which allows to ensure the thermal comfort of passengers by reducing the power consumption of the traction battery in order to preserve the autonomy of the vehicle, while reducing the weight of the vehicle. In order to solve this problem, the present invention proposes a thermal regulation system of the passenger compartment of an electric or hybrid motor vehicle comprising a traction battery for the power supply of an electric motor of said vehicle, said system comprising a thermal accumulator in which are able to be stored calories in a charging mode of said traction battery, said thermal accumulator being able to yield said stored calories to heat the air of the passenger compartment in the running mode of said vehicle. According to the invention, said thermal accumulator is constituted by said traction battery of said vehicle. Thanks to this arrangement, it is the traction battery itself that serves as a storage member of the thermal energy that will be used to heat the air of the passenger compartment of the vehicle during the driving of the latter. This advantageously makes it possible to avoid embodying in the vehicle a member specifically dedicated to this thermal energy storage function, as for the solutions of the prior art. For example, a lithium battery of 24 kWh has a thermal storage capacity of about 70 W / K. Thus, by raising the temperature of the battery, for example from 20 ° C. to 40 ° C., it is possible to store 1.4 kWh of thermal energy in the battery, which thermal energy may advantageously be used according to the invention to heat the cabin air in a vehicle running mode without impacting the power consumption of the battery and therefore without impairing the autonomy of the vehicle. Advantageously, said traction battery is coupled to a reversible air conditioning circuit forming a heat pump, through which said calories are able to be stored in said traction battery and / or sold from said traction battery. Advantageously, said traction battery is coupled to a thermal conditioning circuit of said battery comprising heating elements able to be powered by an electrical network outside said vehicle in a charging mode of said battery, and through which said calories are adapted to be stored in said traction battery. According to one embodiment, said reversible air conditioning circuit forming a heat pump comprises a first branch of circulation of a refrigerant comprising first heat exchange means with the air outside the vehicle, a second branch of circulation of said fluid comprising second means of heat exchange with the air of the passenger compartment of said vehicle and a third branch of circulation of said fluid comprising third heat exchange means with said traction battery, and in that it comprises connection means capable of selectively connecting said third branch of circulation of said fluid to one of said first and second circulation branches of said fluid, to form a first and a second thermal regulation loop respectively between the outside air and the air of said passenger compartment and said traction battery.
Avantageusement, ladite première boucle de régulation thermique est apte à prélever des calories à l'air extérieur par l'intermédiaire desdits premiers moyens d'échange thermique comprenant un premier condenseur-évaporateur fonctionnant en mode évaporateur et à céder lesdites calories à ladite batterie de traction par l'intermédiaire desdits troisièmes moyens d'échange thermique comprenant un troisième condenseur-évaporateur fonctionnant en mode condenseur. Avantageusement, ladite deuxième boucle de régulation thermique est apte à prélever des calories dans ladite batterie de traction par l'intermédiaire desdits troisièmes moyens d'échange thermique comprenant un troisième condenseur-évaporateur fonctionnant en mode évaporateur et à céder lesdites calories à l'air dudit habitacle par l'intermédiaire desdits deuxième moyens d'échange thermique comprenant un deuxième condenseur-évaporateur fonctionnant en mode condenseur.Advantageously, said first thermal regulation loop is able to take heat from the outside air by means of said first heat exchange means comprising a first evaporator condenser operating in the evaporator mode and to yield said calories to said traction battery. via said third heat exchange means comprising a third condenser-evaporator operating in condenser mode. Advantageously, said second thermal regulation loop is able to take heat from said traction battery via said third heat exchange means comprising a third evaporator condenser operating in an evaporator mode and to yield said calories to the air of said cockpit via said second heat exchange means comprising a second condenser-evaporator operating in condenser mode.
Avantageusement, lesdits moyens de connexion sont aptes à isoler ladite troisième branche de circulation dudit fluide et à relier entre elles lesdites première et deuxième branches de circulation dudit fluide pour former une troisième boucle d'échange thermique entre l'air extérieur et l'air dudit habitacle.Advantageously, said connection means are able to isolate said third branch of circulation of said fluid and to interconnect said first and second circulation branches of said fluid to form a third heat exchange loop between the outside air and the air of said cockpit.
De préférence, lesdits moyens de connexion comprennent une vanne multi-voies, apte à assurer la circulation dudit fluide entre deux desdites trois branches de circulation dudit fluide. Avantageusement, ladite batterie de traction est couplée audit circuit de climatisation réversible formant pompe à chaleur par l'intermédiaire d'un circuit 25 de transfert thermique comprenant un circuit de circulation d'un fluide caloporteur. De préférence, ledit circuit de transfert thermique comprend un circuit de circulation d'air apte à présenter une pluralité de configurations d'ouverture-fermeture sur l'air extérieur. 30 D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est un schéma illustrant un système de régulation thermique conforme à l'invention, selon un premier mode de fonctionnement utilisant le stockage thermique de la batterie de traction pour le chauffage de l'air de l'habitacle ; - la Figure 2 est un schéma illustrant un système de régulation thermique conforme à l'invention, selon un deuxième mode de fonctionnement assurant la recharge thermique de la batterie de traction ; - la Figure 3 est un schéma illustrant un système de régulation thermique conforme à l'invention, selon un troisième mode de fonctionnement assurant une climatisation de la batterie de traction ; - la Figure 4 est un schéma illustrant un système de régulation thermique conforme à l'invention, selon un quatrième mode de fonctionnement correspondant à un mode de climatisation de l'habitacle du véhicule ; - la Figure 5 est un schéma illustrant un système de régulation thermique 15 conforme à l'invention, selon un cinquième mode de fonctionnement correspondant à un mode pompe à chaleur pour le chauffage de l'habitacle du véhicule, sans utilisation du stockage thermique de la batterie de traction ; - la Figure 6 est un schéma illustrant plus en détail le couplage thermique avec la batterie de traction selon un premier mode de réalisation ; 20 - les Figures 7-9 sont des schémas illustrant le couplage thermique avec la batterie de traction selon un autre mode de réalisation et ses variantes. Comme illustré à la figure 1, un système de régulation thermique selon l'invention inclut la batterie de traction 1 du véhicule, prévue pour être utilisée en tant qu'organe de stockage d'énergie thermique pour le chauffage de l'air de 25 l'habitacle du véhicule en mode de roulage de celui-ci, à laquelle est associé un circuit de climatisation réversible 2 formant pompe à chaleur. Le circuit de climatisation réversible 2 comprend trois branches 21, 22 et 23 de circulation d'un fluide frigorigène, par exemple un dérivé fluoré et/ou chloré du méthane ou de l'éthane (fréon). Chaque branche de circulation de 30 fluide frigorigène 21, 22, 23 traverse un condenseur-évaporateur, respectivement 211, 221, 231, formant un échangeur thermique agencé pour assurer un échange thermique avec respectivement l'air extérieur, l'air de l'habitacle et la batterie de traction 1 du véhicule, comme il sera vu plus en détail par la suite. Chaque branche de circulation du fluide frigorigène comporte aussi un détendeur, respectivement 212, 222, 232, relié à une vanne 3-voies 213, 223, 233, elle-même reliée à une canalisation de by-pass 214, 224, 234, permettant au fluide circulant dans la branche de contourner le détendeur le cas échéant. Chacune des vannes 3-voies 213, 223, 233 est en outre reliée à une vanne multi-voies 24, permettant d'assurer la circulation du fluide frigorigène entre deux des trois branches 21, 22, 23, selon la position de la vanne multi-voies sélectionnée, de sorte que les deux branches ainsi reliées entre elles par l'intermédiaire de la vanne multi-voies 24 forment deux demi-boucles d'une boucle de régulation thermique parcourue par le fluide frigorigène, tandis que la troisième branche est isolée du circuit 2. Les deux branches de circulation de fluide frigorigène destinées à être reliées entre elles pour former une boucle de régulation thermique sont donc reliées, d'un côté, par la vanne multi-voies 24 et, de l'autre côté, par un compresseur 25, auquel elles sont connectées par un distributeur 26 munie d'une vanne d'inversion. En fonction de la position de la vanne d'inversion du distributeur 26, le fluide frigorigène comprimé peut parcourir la boucle de régulation thermique ainsi formée dans le sens horaire ou dans le sens antihoraire. Dit autrement, en fonction de la position de la vanne d'inversion du distributeur 26, le fluide comprimé peut être envoyé depuis le compresseur 25 vers l'un ou l'autre des deux échangeurs thermiques associés aux deux branches de circulation de fluide reliées entre elles. Ainsi agencé, le système de régulation thermique peut fonctionner selon différents modes et, en particulier, selon le mode de fonctionnement illustré à la figure 1 correspondant à un mode pompe à chaleur utilisant le stockage thermique de la batterie de traction 1 pour chauffer l'air de l'habitacle, notamment lorsque la température de la batterie de traction 1 est supérieure à celle de l'air extérieur et à un seuil bas de température correspondant à une limite inférieure de température autorisée pour le fonctionnement de la batterie. Pour ce faire, comme illustré à la figure 1, la vanne multi-voies 24 et le distributeur 26 sont positionnés de telle façon que la deuxième branche 22, assurant l'échange thermique avec l'air de l'habitacle et la troisième branche 23, assurant l'échange thermique avec la batterie de traction 1, sont reliées entre elles formant ainsi une boucle de régulation thermique pour la circulation du fluide frigorigène traversant d'une part, l'échangeur thermique 221 avec l'air de l'habitacle et, d'autre part, l'échangeur thermique 231 avec la batterie de traction 1. La première branche 21 de circulation du fluide, assurant l'échange thermique avec l'air extérieur, est quant à elle isolée du circuit 2 dans ce mode de fonctionnement.Preferably, said connection means comprise a multi-way valve, adapted to ensure the circulation of said fluid between two of said three branches of circulation of said fluid. Advantageously, said traction battery is coupled to said reversible air conditioning circuit forming a heat pump via a heat transfer circuit 25 comprising a circulation circuit of a heat transfer fluid. Preferably, said heat transfer circuit comprises an air circulation circuit capable of presenting a plurality of open-close configurations on the outside air. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a diagram illustrating a thermal control system according to the invention, according to a first operating mode using the thermal storage of the traction battery for heating the air of the passenger compartment; - Figure 2 is a diagram illustrating a thermal control system according to the invention, according to a second mode of operation ensuring the thermal charging of the traction battery; - Figure 3 is a diagram illustrating a thermal control system according to the invention, according to a third mode of operation providing an air conditioning of the traction battery; - Figure 4 is a diagram illustrating a thermal control system according to the invention, according to a fourth mode of operation corresponding to an air conditioning mode of the passenger compartment of the vehicle; - Figure 5 is a diagram illustrating a thermal control system 15 according to the invention, according to a fifth mode of operation corresponding to a heat pump mode for heating the passenger compartment of the vehicle, without use of the thermal storage of the traction battery; - Figure 6 is a diagram illustrating in more detail the thermal coupling with the traction battery according to a first embodiment; Figures 7-9 are diagrams illustrating the thermal coupling with the traction battery according to another embodiment and its variants. As illustrated in FIG. 1, a thermal control system according to the invention includes the traction battery 1 of the vehicle, intended to be used as a thermal energy storage member for the heating of the air. cabin of the vehicle running mode thereof, which is associated with a reversible air conditioning circuit 2 forming a heat pump. The reversible air conditioning circuit 2 comprises three branches 21, 22 and 23 for circulating a refrigerant, for example a fluorinated and / or chlorinated derivative of methane or ethane (freon). Each branch of circulation of refrigerant 21, 22, 23 passes through a condenser-evaporator, respectively 211, 221, 231, forming a heat exchanger arranged to ensure a heat exchange with respectively the outside air, the air of the passenger compartment and the traction battery 1 of the vehicle, as will be seen in more detail later. Each branch of circulation of the refrigerant also comprises an expansion valve, respectively 212, 222, 232, connected to a 3-way valve 213, 223, 233, itself connected to a bypass duct 214, 224, 234, allowing the fluid flowing in the branch to bypass the regulator if necessary. Each of the 3-way valves 213, 223, 233 is furthermore connected to a multi-way valve 24, making it possible to ensure the circulation of the refrigerant between two of the three branches 21, 22, 23, depending on the position of the multi-valve. selected channels, so that the two branches thus interconnected via the multi-channel valve 24 form two half-loops of a thermal regulation loop traversed by the refrigerant, while the third branch is isolated 2. The two refrigerant circulation branches intended to be interconnected to form a thermal regulation loop are thus connected, on one side, by the multi-way valve 24 and, on the other side, by a compressor 25, to which they are connected by a distributor 26 provided with a reversing valve. Depending on the position of the dispenser reversing valve 26, the compressed refrigerant can travel the thermal control loop thus formed clockwise or counterclockwise. In other words, depending on the position of the reversal valve of the distributor 26, the compressed fluid can be sent from the compressor 25 to one or the other of the two heat exchangers associated with the two fluid circulation branches connected between they. Thus arranged, the thermal regulation system can operate according to different modes and, in particular, according to the operating mode illustrated in FIG. 1 corresponding to a heat pump mode using the thermal storage of the traction battery 1 to heat the air of the passenger compartment, especially when the temperature of the traction battery 1 is greater than that of the outside air and at a low temperature threshold corresponding to a lower limit of temperature allowed for the operation of the battery. To do this, as illustrated in FIG. 1, the multi-way valve 24 and the distributor 26 are positioned in such a way that the second branch 22, ensuring the heat exchange with the air of the passenger compartment and the third branch 23 , ensuring the heat exchange with the traction battery 1, are interconnected thereby forming a thermal regulation loop for the circulation of the refrigerant passing through on the one hand, the heat exchanger 221 with the air of the passenger compartment and on the other hand, the heat exchanger 231 with the traction battery 1. The first branch 21 for circulating the fluid, ensuring the heat exchange with the outside air, is itself isolated from the circuit 2 in this mode of operation. operation.
Par ailleurs, les vannes 3-voies 223 et 233 sont positionnées de telle sorte que le détendeur 222 de la deuxième branche de circulation du fluide 22 est contourné par l'intermédiaire de la canalisation de by-pass 224, tandis que le détendeur 232 de la troisième branche de circulation du fluide 23 est ouvert, c'est-à-dire activé sur le trajet de circulation du fluide dans la troisième branche 23 de circulation du fluide. Selon ce mode de fonctionnement, le distributeur 26 est agencé de sorte à envoyer le fluide frigorigène comprimé depuis le compresseur 25 vers le condenseur-évaporateur 221 fonctionnant en mode condenseur, formant un échangeur thermique agencé au niveau du dispositif de chauffage, de ventilation et de climatisation de l'habitacle du véhicule. Le fluide frigorigène comprimé se condense alors en cédant une partie de la chaleur qu'il transporte dans le condenseur 221, laquelle chaleur est récupérée et utilisée pour chauffer l'air de l'habitacle par un transfert thermique approprié. Ce transfert thermique peut par exemple être mis en oeuvre sous la forme d'air soufflé dans l'habitacle à travers le condenseur 221, afin de récupérer la chaleur produite par la compression. Le condenseur-évaporateur 221 fonctionnant en mode condenseur fait donc ici office de source chaude pour l'air de l'habitacle que l'on cherche à chauffer. Le fluide continue son parcours et, après avoir cédé une partie de sa chaleur dans le condenseur 221, contourne le détendeur 222 par le canal de by-pass 224 et subit une baisse de pression dans le détendeur 232 dédié à la fonction de pompe à chaleur. Le fluide frigorigène est ensuite évaporé lorsqu'il traverse le condenseur-évaporateur 231 fonctionnant en mode évaporateur, permettant de récupérer des calories contenues dans la batterie de traction 1, via un échange thermique entre la batterie de traction 1 et l'évaporateur 231, tant que la température de la batterie de traction 1 est supérieure à la température de l'évaporateur 231. Enfin, le fluide retourne au compresseur 25 via le distributeur 26. Selon ce mode de fonctionnement, on capture donc des calories directement dans la batterie de traction 1, utilisée en tant que source de stockage de chaleur, pour les injecter dans l'air de l'habitacle via la pompe à chaleur constituée par le condenseur-évaporateur 221 fonctionnant en mode condenseur assurant l'échange thermique avec l'air de l'habitacle, le détendeur 232 et le condenseur-évaporateur 231 fonctionnant en mode évaporateur assurant l'échange thermique avec la batterie de traction. Ainsi, pour chauffer l'air de l'habitacle, il n'y a pas besoin de prévoir une source de stockage de chaleur, qui soit indépendante de la batterie de traction 1, contrairement aux solutions de l'art antérieur. Selon le mode de fonctionnement de la figure 1, le circuit 2 fonctionne donc en pompe à chaleur, amenant les calories de la batterie de traction 1 couplée à l'échangeur thermique 231 de la troisième branche à l'air de l'habitacle pulsé par un ventilateur couplé à l'échangeur thermique 221 de la deuxième branche. Ce mode de fonctionnement est appliqué lorsque le rendement de la pompe à chaleur (rapport entre l'énergie thermique fournie et l'énergie électrique consommée) est plus élevé en absorbant la chaleur de la batterie de traction 1 du véhicule plutôt que celle de l'air extérieur. Ceci est d'autant plus vrai que la température de la batterie de traction 1 est plus élevée que la température de l'air extérieur. A titre d'exemple, on peut citer les chiffres suivants pour le rendement d'une pompe à chaleur chauffant de l'air à 50°C, en fonction de la température de la source de chaleur : Température source : -20 °C 0 °C 20 °C Rendement 1.5 2 3 Ainsi, le stock d'énergie thermique de la batterie de traction à une température de 20°C permet une meilleure performance de la pompe à chaleur en termes de rendement qu'avec l'air extérieur à 0°C ou -20°C. Par ailleurs, la chaleur stockée par la batterie de traction 1 peut avoir plusieurs origines. En particulier, il peut s'agir de la chaleur produite par la batterie de traction 1 durant sa recharge électrique en raison de sa résistance interne, lorsque le véhicule est connecté à une borne de recharge. Il peut également s'agir de la chaleur produite par la batterie de traction 1, en mode de roulage du véhicule. Dans ces deux cas, la puissance thermique générée est proportionnelle au carré du courant entrant ou sortant de la batterie de traction 1. Ainsi, le système de régulation thermique selon l'invention permet de récupérer non seulement la chaleur stockée dans la batterie de traction pendant la connexion à la borne de recharge, mais aussi la chaleur générée par la batterie de traction pendant le fonctionnement du véhicule en mode de roulage. En outre, la chaleur stockée dans la batterie de traction 1, destinée à être utilisée par la pompe à chaleur associée à ladite batterie à des fins de chauffage de l'air de l'habitacle conformément à l'invention, peut également résulter de la mise en oeuvre d'une phase de recharge thermique de la batterie, lorsque le véhicule est connecté à la borne de recharge, selon le mode de fonctionnement décrit ci-après en référence à la figure 2.Furthermore, the 3-way valves 223 and 233 are positioned in such a way that the expander 222 of the second fluid circulation branch 22 is bypassed via the bypass line 224, while the regulator 232 of the third fluid circulation branch 23 is open, that is to say activated on the fluid circulation path in the third branch 23 of circulation of the fluid. According to this mode of operation, the distributor 26 is arranged so as to send the refrigerant compressed from the compressor 25 to the condenser-evaporator 221 operating in condenser mode, forming a heat exchanger arranged at the level of the heating, ventilation and heating device. air conditioning of the passenger compartment of the vehicle. The compressed refrigerant then condenses by yielding a portion of the heat it carries in the condenser 221, which heat is recovered and used to heat the air of the passenger compartment by a suitable heat transfer. This heat transfer can for example be implemented in the form of air blown into the passenger compartment through the condenser 221, in order to recover the heat produced by the compression. The condenser-evaporator 221 operating in condenser mode therefore serves as a hot source for the air of the passenger compartment that is to be heated. The fluid continues its course and, after giving some of its heat in the condenser 221, bypasses the expander 222 by the bypass channel 224 and undergoes a pressure drop in the regulator 232 dedicated to the heat pump function . The refrigerant is then evaporated when it passes through the condenser-evaporator 231 operating in evaporator mode, to recover calories contained in the traction battery 1, via a heat exchange between the traction battery 1 and the evaporator 231, both that the temperature of the traction battery 1 is higher than the temperature of the evaporator 231. Finally, the fluid returns to the compressor 25 via the distributor 26. According to this mode of operation, it therefore captures calories directly in the traction battery 1, used as a heat storage source, for injecting into the cabin air via the heat pump constituted by the condenser-evaporator 221 operating in condenser mode ensuring the heat exchange with the air of the cockpit, the expander 232 and the condenser-evaporator 231 operating in evaporator mode ensuring the heat exchange with the traction battery. Thus, to heat the air of the passenger compartment, there is no need to provide a heat storage source, which is independent of the traction battery 1, unlike the solutions of the prior art. According to the operating mode of FIG. 1, the circuit 2 thus operates in a heat pump, bringing the calories of the traction battery 1 coupled to the heat exchanger 231 of the third branch to the air of the passenger compartment pulsed by a fan coupled to the heat exchanger 221 of the second branch. This mode of operation is applied when the efficiency of the heat pump (ratio between the heat energy supplied and the electrical energy consumed) is higher by absorbing the heat of the traction battery 1 of the vehicle rather than that of the heat pump. outside air. This is all the more true as the temperature of the traction battery 1 is higher than the temperature of the outside air. By way of example, the following figures can be cited for the efficiency of an air-heating heat pump at 50 ° C., as a function of the temperature of the heat source: Source temperature: -20 ° C. 0 ° C 20 ° C Efficiency 1.5 2 3 Thus, the thermal energy storage of the traction battery at a temperature of 20 ° C allows a better performance of the heat pump in terms of efficiency than with the outside air. 0 ° C or -20 ° C. Moreover, the heat stored by the traction battery 1 can have several origins. In particular, it may be the heat produced by the traction battery 1 during its electric recharge because of its internal resistance, when the vehicle is connected to a charging station. It can also be the heat produced by the traction battery 1, in vehicle running mode. In these two cases, the thermal power generated is proportional to the square of the current entering or exiting the traction battery 1. Thus, the thermal control system according to the invention makes it possible to recover not only the heat stored in the traction battery during the connection to the charging station, but also the heat generated by the traction battery during the operation of the vehicle in taxi mode. In addition, the heat stored in the traction battery 1, intended to be used by the heat pump associated with said battery for the purpose of heating the air of the passenger compartment according to the invention, can also result from the implementation of a thermal charging phase of the battery, when the vehicle is connected to the charging terminal, according to the operating mode described below with reference to Figure 2.
Le mode de fonctionnement de la figure 2 correspond donc à un mode de recharge thermique de la batterie de traction, consistant à emmagasiner des calories dans la batterie de traction 1 et est appliqué lorsque le véhicule est connecté à la borne de recharge et que l'on prévoit l'utilisation de la chaleur ainsi emmagasinée dans la batterie de traction 1 sur le trajet à venir pour chauffer l'air de l'habitacle, conformément au mode de fonctionnement en mode pompe à chaleur décrit en référence à la figure 1. S'il est possible pour ce faire de puiser de la chaleur dans l'air extérieur, la recharge thermique de la batterie de traction 1 se fait par la pompe à chaleur associée à la batterie de traction 1, agencée comme suit, en référence à la figure 2. La vanne multi-voies 24 et le distributeur 26 sont dans ce mode de fonctionnement positionnés de telle façon que la première branche 21, assurant l'échange thermique avec l'air extérieur et la troisième branche 23, assurant l'échange thermique avec la batterie de traction 1, sont reliées entre elles formant ainsi une boucle de régulation thermique pour la circulation du fluide frigorigène traversant d'une part, l'échangeur thermique 211 avec l'air extérieur (par exemple situé sur la face avant du véhicule) et, d'autre part, l'échangeur thermique 231 avec la batterie de traction 1. La deuxième branche 22 de circulation du fluide, assurant l'échange thermique avec l'air de l'habitacle, est quant à elle isolée du circuit 2 dans ce mode de fonctionnement.The operating mode of FIG. 2 thus corresponds to a mode of thermal recharging of the traction battery, consisting of storing calories in the traction battery 1 and is applied when the vehicle is connected to the charging station and when the provision is made for the use of the heat thus stored in the traction battery 1 in the coming path to heat the air of the passenger compartment, in accordance with the mode of operation in heat pump mode described with reference to FIG. it is possible to do this to draw heat in the outside air, the thermal recharging of the traction battery 1 is done by the heat pump associated with the traction battery 1, arranged as follows, with reference to the FIG. 2. The multi-way valve 24 and the distributor 26 are in this operating mode positioned in such a way that the first branch 21, ensuring the heat exchange with the outside air, and the third branch 23, ensuring the heat exchange with the traction battery 1, are interconnected thereby forming a thermal regulation loop for the circulation of the refrigerant passing through on the one hand, the heat exchanger 211 with the outside air (for example located on the front face of the vehicle) and, on the other hand, the heat exchanger 231 with the traction battery 1. The second branch 22 of circulation of the fluid, ensuring the heat exchange with the air of the passenger compartment, is to it isolated from circuit 2 in this mode of operation.
Par ailleurs, les vannes 3-voies 213 et 233 sont positionnées de telle sorte que le détendeur 212 de la première branche de circulation du fluide 21 est activé sur le trajet de circulation du fluide dans la première branche 23 de circulation du fluide, tandis que le détendeur 232 de la troisième branche de circulation du fluide 23 est contourné par l'intermédiaire de la canalisation de by-pass 234. Selon ce mode de fonctionnement de recharge thermique de la batterie de traction 1 par la pompe à chaleur, le distributeur 26 est agencé de sorte à envoyer le fluide frigorigène comprimé depuis le compresseur 25 vers le condenseur-évaporateur 231 fonctionnant en mode condenseur couplé à la batterie de traction 1. Le fluide frigorigène comprimé se condense alors en traversant le condenseur 231, en cédant une partie de la chaleur qu'il transporte, laquelle chaleur de condensation est récupérée et cédée à la batterie de traction 1 pour y être emmagasinée. Le condenseur-évaporateur 231 fonctionnant en mode condenseur fait donc ici office de source chaude pour la batterie que l'on cherche à recharger thermiquement. Après avoir cédé une partie de sa chaleur dans le condenseur 231, le fluide frigorigène subit une baisse de pression dans le détendeur 212 dédié à la fonction de pompe à chaleur, permettant de refroidir le fluide, et est ensuite évaporé lorsqu'il traverse le condenseur-évaporateur 211 fonctionnant en mode évaporateur, permettant d'absorber la chaleur de l'air extérieur, puis retourne au compresseur 25 via le distributeur 26. Selon ce mode de fonctionnement, on capture des calories dans l'air extérieur, pour les céder à la batterie de traction 1 via la pompe à chaleur constituée par le condenseur-évaporateur 231 fonctionnant en mode condenseur, le détendeur 212 et le condenseur-évaporateur 211 fonctionnant en mode évaporateur. Selon une variante de ce mode de fonctionnement, on partage la chaleur ainsi produite par la pompe à chaleur, afin de préchauffer simultanément la batterie de traction 1 et l'air de l'habitacle du véhicule. Ainsi, la vanne multivoies 24 et le distributeur 26 sont agencés de telle sorte que la deuxième branche 22, qui assure l'échange thermique avec l'air de l'habitacle via le condenseur-évaporateur 221, ne soit plus isolée du reste du circuit 2, mais soit connectée au circuit 2 en parallèle de la troisième branche 23, le condenseur- évaporateur des deuxième et troisième branches 22, 23 fonctionnant alors tous deux en mode condenseur et font donc office de source chaude pour chauffer respectivement l'air de l'habitacle et la batterie de traction 1.Furthermore, the 3-way valves 213 and 233 are positioned such that the expander 212 of the first fluid circulation branch 21 is activated on the fluid circulation path in the first fluid circulation branch 23, while the regulator 232 of the third fluid circulation branch 23 is bypassed via the bypass pipe 234. According to this mode of thermal charging operation of the traction battery 1 by the heat pump, the distributor 26 is arranged to send the refrigerant compressed from the compressor 25 to the condenser-evaporator 231 operating in condenser mode coupled to the traction battery 1. The compressed refrigerant then condenses through the condenser 231, yielding a portion of the heat it carries, which heat of condensation is recovered and transferred to the traction battery 1 to be stored there. The condenser-evaporator 231 operating in condenser mode therefore serves as a hot source for the battery that is to be thermally recharged. After giving up some of its heat in the condenser 231, the refrigerant undergoes a drop in pressure in the regulator 212 dedicated to the heat pump function, for cooling the fluid, and is then evaporated as it passes through the condenser evaporator 211 operating in evaporator mode, for absorbing the heat of the outside air, then returns to the compressor 25 via the distributor 26. According to this operating mode, calories are captured in the outside air, to be transferred to the traction battery 1 via the heat pump constituted by the condenser-evaporator 231 operating in condenser mode, the expander 212 and the condenser-evaporator 211 operating in evaporator mode. According to a variant of this mode of operation, the heat thus produced by the heat pump is shared so as to simultaneously preheat the traction battery 1 and the air of the passenger compartment of the vehicle. Thus, the multi-way valve 24 and the distributor 26 are arranged in such a way that the second branch 22, which ensures the heat exchange with the air of the passenger compartment via the condenser-evaporator 221, is no longer isolated from the rest of the circuit. 2, but is connected to the circuit 2 in parallel with the third branch 23, the condenser-evaporator of the second and third branches 22, 23 then both operating in condenser mode and therefore act as a hot source for heating respectively the air of the cockpit and traction battery 1.
En variante encore, si l'on ne souhaite pas puiser des calories dans l'air extérieur et ainsi refroidir l'air extérieur pendant la recharge, par exemple lorsque la batterie est rechargée à l'intérieur d'un local fermé à maintenir au chaud, la recharge thermique de la batterie peut se faire, non pas par la pompe à chaleur, mais par un circuit dédié de conditionnement thermique de la batterie comprenant des éléments chauffants aptes à être alimentés par un réseau électrique extérieur au véhicule par l'intermédiaire de la borne de charge auquel le véhicule est relié. Le système de régulation thermique selon l'invention peut encore fonctionner selon un autre mode de fonctionnement, illustré à la figure 3, et correspondant à un mode de climatisation de la batterie de traction, en cas d'un besoin de refroidissement important de celle-ci. Notamment, lorsque la batterie de traction encourt un risque de surchauffe, en particulier sur un trajet consommateur et dans une ambiance chaude, ou encore dans un mode de charge rapide, le système de régulation thermique selon l'invention peut être adapté pour répondre au besoin de refroidissement important de la batterie de traction du véhicule. Dans ce cas, le circuit 2 est adapté pour fonctionner en mode de climatisation de la batterie. Aussi, les différences d'agencement par rapport au mode de fonctionnement de recharge thermique de la batterie par pompe à chaleur comme illustré à la figure 2, sont les suivantes. Les deux vannes 3-voies 213 et 233 sont cette fois positionnées de telle sorte que le détendeur 212 de la première branche de circulation du fluide 21 est contourné par l'intermédiaire de la canalisation de by-pass 214, tandis que le détendeur 232 de la troisième branche de circulation du fluide 23 est activé sur le trajet de circulation du fluide dans la troisième branche 23 de circulation du fluide. En outre, le condenseur-évaporateur 211 de la première branche 21 assurant le transfert thermique avec l'air extérieur, fonctionne cette fois ci en mode condenseur tandis que le condenseur-évaporateur 231 de la troisième branche 31 assurant le transfert thermique avec la batterie, fonctionne en mode évaporateur. Ainsi, selon ce mode de fonctionnement de climatisation de la batterie de traction 1, le distributeur 26 est agencé de sorte à envoyer le fluide frigorigène comprimé depuis le compresseur 25 vers le condenseur-évaporateur 211 fonctionnant en mode condenseur. Le fluide frigorigène comprimé se condense alors en traversant le condenseur 211, en cédant une partie de la chaleur qu'il transporte à l'air extérieur. Après avoir cédé une partie de sa chaleur dans le condenseur 231, le fluide frigorigène subit une baisse de pression dans le détendeur 232 et est ensuite évaporé lorsqu'il traverse le condenseur-évaporateur 231 fonctionnant en mode évaporateur, permettant d'extraire de la chaleur de la batterie pour la refroidir, puis retourne au compresseur 25 via le distributeur 26. A noter que le système de régulation thermique selon l'invention peut encore fonctionner selon un autre mode de fonctionnement correspondant à un mode de climatisation de l'habitacle, illustré en référence à la figure 4. Dans ce mode de fonctionnement, la vanne multi-voies 24 et le distributeur 26 sont positionnés de telle façon que la première branche 21, assurant l'échange thermique avec l'air extérieur et la deuxième branche 22, assurant l'échange thermique avec l'air de l'habitacle, sont reliées entre elles pour former une boucle de régulation thermique pour la climatisation de l'habitacle, tandis que la troisième branche 23 de circulation du fluide, qui assure l'échange thermique avec la batterie de traction 1 est isolée du circuit 2, de sorte qu'il n'y a, dans ce mode de fonctionnement, aucun échange thermique avec la batterie de traction 1. Les première et deuxième branches de circulation de fluide fonctionnent alors comme un circuit de climatisation réversible classique en mode de climatisation. Ainsi, les deux vannes 3-voies 213 et 223 sont positionnées de telle sorte que le détendeur 212 de la première branche 21 de circulation du fluide est contourné par l'intermédiaire de la canalisation de by-pass 214, tandis que le détendeur 222 de la deuxième branche 22 de circulation du fluide est activé sur le trajet de circulation du fluide dans la deuxième branche 22 de circulation du fluide. Le distributeur 26 est quant à lui positionné de sorte à envoyer le fluide frigorigène comprimé vers le condenseur-évaporateur 211 fonctionnant en mode condenseur. Le fluide traversant le condenseur 211 est ainsi condensé en cédant de la chaleur de condensation à l'air extérieur, puis il subit une baisse de pression dans le détendeur 222 dédié à la fonction climatisation. Le fluide est enfin évaporé en traversant le condenseur-évaporateur 221 fonctionnant en mode évaporateur, avant de retourner au compresseur 25 via le distributeur 26. Une partie du froid produit par l'évaporation peut être récupérée pour refroidir l'air de l'habitacle. Cet échange thermique peut par exemple être mis en oeuvre sous la forme d'air soufflé dans l'habitacle à travers l'évaporateur 221. Enfin, en référence à la figure 5, le système de régulation thermique selon l'invention peut encore fonctionner selon un autre mode de fonctionnement correspondant à un mode de fonctionnement en pompe à chaleur pour le chauffage de l'habitacle, sans utilisation du stockage thermique de la batterie. De la même manière que pour le mode de fonctionnement de climatisation de l'habitacle, qui vient d'être décrit, la vanne multi-voies 24 et le distributeur 26 sont positionnés de telle façon que la troisième branche 23 de circulation du fluide frigorigène, qui assure l'échange thermique avec la batterie de traction 1 est toujours isolée du circuit 2, de sorte qu'il n'y a pas d'échange thermique avec la batterie. Les première et deuxième branches de circulation de fluide 21 et 22 reliées entre elles fonctionnent alors comme un circuit de climatisation réversible classique en mode pompe à chaleur. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, les vannes 211 et 212 sont en position inverse par rapport au mode précédent de climatisation de l'habitacle, de telle sorte que le détendeur 212 est contourné et le détendeur 211 est ouvert. Le distributeur 26 est également en position inverse et envoie le fluide frigorigène comprimé vers le condenseur-évaporateur 221 fonctionnant en mode condenseur, puis il subit une baisse de pression dans le détendeur 212 dédié à la fonction pompe à chaleur. Le fluide est enfin évaporé dans le condenseur-évaporateur 211 en mode évaporateur, avant de retourner au compresseur 25 via le distributeur 26. L'habitacle est ainsi chauffé par de l'air soufflé à travers le condenseur 221 afin de récupérer la chaleur générée par la compression cédée lorsque le fluide traverse le condenseur 221. L'évaporateur 211 récupère les calories contenues dans l'air extérieur tant que la température extérieure est supérieure à la température de l'évaporateur. Ce dernier mode de fonctionnement est préférentiellement appliqué lorsqu'il n'est pas possible ou intéressant de puiser de la chaleur dans la batterie de traction, notamment si la température de la batterie ne dépasse pas celle de l'air extérieur ou le seuil bas de température correspondant à la limite inférieure de température autorisée pour le fonctionnement de la batterie.In another variant, if one does not wish to draw calories in the outside air and thus cool the outside air during charging, for example when the battery is recharged inside a closed room to keep warm , the thermal recharging of the battery can be done, not by the heat pump, but by a dedicated circuit for thermal conditioning of the battery comprising heating elements able to be powered by an electrical network outside the vehicle by means of the charging station to which the vehicle is connected. The thermal control system according to the invention can still operate according to another operating mode, illustrated in FIG. 3, and corresponding to an air conditioning mode of the traction battery, in the event of a significant cooling need thereof. this. In particular, when the traction battery incurs a risk of overheating, in particular on a consumer path and in a hot environment, or in a fast charge mode, the thermal control system according to the invention can be adapted to meet the need important cooling of the traction battery of the vehicle. In this case, the circuit 2 is adapted to operate in the air conditioning mode of the battery. Also, the differences in arrangement with respect to the heat pump battery heat-up mode of operation as illustrated in FIG. 2 are as follows. The two 3-way valves 213 and 233 are this time positioned so that the expander 212 of the first fluid circulation branch 21 is bypassed via the bypass line 214, while the regulator 232 of the third fluid circulation branch 23 is activated on the fluid circulation path in the third branch 23 of circulation of the fluid. In addition, the condenser-evaporator 211 of the first branch 21 ensuring the heat transfer with the outside air, this time works in condenser mode while the condenser-evaporator 231 of the third branch 31 ensuring the heat transfer with the battery, operates in evaporator mode. Thus, according to this air conditioning operating mode of the traction battery 1, the distributor 26 is arranged to send the refrigerant compressed from the compressor 25 to the condenser-evaporator 211 operating in condenser mode. The compressed refrigerant then condenses through the condenser 211, yielding a portion of the heat it carries to the outside air. After giving up part of its heat in the condenser 231, the refrigerant undergoes a drop in pressure in the expander 232 and is then evaporated when it passes through the condenser-evaporator 231 operating in evaporator mode, for extracting heat the battery to cool, then returns to the compressor 25 via the distributor 26. Note that the thermal control system according to the invention can still operate in another operating mode corresponding to an air conditioning mode of the passenger compartment, illustrated with reference to FIG. 4. In this mode of operation, the multi-way valve 24 and the distributor 26 are positioned in such a way that the first branch 21, ensuring the heat exchange with the outside air and the second branch 22, ensuring the heat exchange with the cabin air, are interconnected to form a thermal regulation loop for the air conditioning of the passenger compartment, Ndis third fluid circulation leg 23, which ensures the heat exchange with the traction battery 1 is isolated from the circuit 2, so that there is, in this mode of operation, no heat exchange with the traction battery 1. The first and second fluid circulation branches then function as a conventional reversible air conditioning circuit in air conditioning mode. Thus, the two 3-way valves 213 and 223 are positioned in such a way that the expander 212 of the first fluid circulation leg 21 is bypassed via the bypass duct 214, while the expander 222 of the second branch 22 of fluid circulation is activated on the fluid circulation path in the second branch 22 of circulation of the fluid. The distributor 26 is in turn positioned to send the compressed refrigerant to the condenser-evaporator 211 operating in condenser mode. The fluid passing through the condenser 211 is thus condensed by yielding condensation heat to the outside air, then it undergoes a pressure drop in the expander 222 dedicated to the air conditioning function. The fluid is finally evaporated by passing through the condenser-evaporator 221 operating in evaporator mode, before returning to the compressor 25 via the distributor 26. Part of the cold produced by the evaporation can be recovered to cool the air of the passenger compartment. This heat exchange can for example be implemented in the form of air blown into the cabin through the evaporator 221. Finally, with reference to FIG. 5, the thermal regulation system according to the invention can still operate according to another mode of operation corresponding to a mode of operation in heat pump for the heating of the passenger compartment, without use of the thermal storage of the battery. In the same way as for the air-conditioning operating mode of the passenger compartment, which has just been described, the multi-way valve 24 and the distributor 26 are positioned in such a way that the third branch 23 for circulating the refrigerant, which ensures the heat exchange with the traction battery 1 is always isolated from the circuit 2, so that there is no heat exchange with the battery. The first and second fluid circulation branches 21 and 22 connected together then function as a conventional reversible air conditioning circuit in heat pump mode. Thus, in this operating mode, the valves 211 and 212 are in the reverse position with respect to the previous mode of air conditioning of the passenger compartment, so that the regulator 212 is bypassed and the expander 211 is open. The distributor 26 is also in the opposite position and sends the compressed refrigerant to the condenser-evaporator 221 operating in condenser mode, then it undergoes a drop in pressure in the regulator 212 dedicated to the heat pump function. The fluid is finally evaporated in the condenser-evaporator 211 in evaporator mode, before returning to the compressor 25 via the distributor 26. The passenger compartment is thus heated by air blown through the condenser 221 in order to recover the heat generated by the compression ceded when the fluid passes through the condenser 221. The evaporator 211 recovers the calories contained in the outside air as long as the outside temperature is higher than the temperature of the evaporator. This last mode of operation is preferably applied when it is not possible or advantageous to draw heat from the traction battery, especially if the temperature of the battery does not exceed that of the outside air or the low threshold of temperature corresponding to the lower temperature limit allowed for battery operation.
La figure 6 illustre plus en détail un mode de réalisation d'un circuit de transfert thermique 11 associé à l'échangeur thermique 231 de la troisième branche 23 de circulation de fluide frigorigène, permettant de coupler l'échangeur thermique 231 à la batterie de traction 1 pour assurer l'échange thermique avec la batterie de traction 1 dans un sens ou dans l'autre, c'est-dire pour transférer des calories de l'échangeur thermique 231 vers la batterie de traction 1 ou de la batterie de traction 1 vers l'échangeur thermique 231. Le circuit de transfert thermique 11 entre l'échangeur thermique 231 et la batterie de traction 1 comprend un circuit 110 de circulation d'un fluide caloporteur, par exemple de l'eau glycolée, agencé pour passer au sein de la batterie de traction 1 et pourvu d'une pompe 111, apte à envoyer le fluide caloporteur circulant dans le circuit 110 vers le condenseur-évaporateur 231 de la troisième branche 23 de circulation du fluide frigorigène. Après avoir traversé le condenseur-évaporateur 231, le circuit 110 ramène le liquide caloporteur vers la pompe 111. Selon ce mode de réalisation, le circuit de transfert thermique 11 est toujours fermé, quel que soit le mode de fonctionnement du système de régulation thermique. Selon un autre mode de réalisation, le circuit de transfert thermique 11 entre l'échangeur thermique 231 et la batterie de traction 1 peut être mis en oeuvre sous la forme d'un circuit 112 de circulation d'air, comme illustré aux figures 7-9, au sein duquel l'échangeur thermique 231 de la troisième branche 23 du circuit 2 de climatisation réversible est agencé. Le circuit 112 de circulation d'air est agencé de sorte à permettre un flux d'air (symbolisé par les flèches sur les figures 7-9) au travers des éléments de la batterie de traction 1 et au travers de l'échangeur thermique 231. Le circuit 112 de circulation d'air comporte pour ce faire un moto-ventilateur 113 agencé dans le circuit 112 pour entraîner le flux d'air et, en amont et en aval respectivement de l'échangeur thermique 231 et de la batterie de traction 1 relativement au flux d'air, une entrée d'air 114, respectivement 115, et une sortie d'air 116, respectivement 117, connectées à l'air extérieur et étant aptes à être ouvertes ou fermées par l'intermédiaire d'un volet mobile 118 à deux positions. Ainsi, il peut y avoir plusieurs configurations d'ouverture-fermeture du circuit 112 de circulation d'air sur l'air extérieur.FIG. 6 illustrates in greater detail an embodiment of a heat transfer circuit 11 associated with the heat exchanger 231 of the third refrigerant circulation branch 23, for coupling the heat exchanger 231 to the traction battery. 1 to ensure the heat exchange with the traction battery 1 in one direction or the other, that is to say for transferring heat from the heat exchanger 231 to the traction battery 1 or the traction battery 1 to the heat exchanger 231. The heat transfer circuit 11 between the heat exchanger 231 and the traction battery 1 comprises a circuit 110 for circulating a coolant, for example brine, arranged to pass through the traction battery 1 and provided with a pump 111, adapted to send the coolant circulating in the circuit 110 to the condenser-evaporator 231 of the third branch 23 of circulation of the refrigerant. After passing through the condenser-evaporator 231, the circuit 110 brings the coolant to the pump 111. According to this embodiment, the heat transfer circuit 11 is always closed, regardless of the operating mode of the thermal control system. According to another embodiment, the heat transfer circuit 11 between the heat exchanger 231 and the traction battery 1 can be implemented in the form of a circuit 112 for air circulation, as illustrated in FIGS. 9, in which the heat exchanger 231 of the third branch 23 of the reversible air conditioning circuit 2 is arranged. The air circulation circuit 112 is arranged so as to allow a flow of air (symbolized by the arrows in FIGS. 7-9) through the elements of the traction battery 1 and through the heat exchanger 231. The air circulation circuit 112 comprises for this purpose a motor-fan 113 arranged in the circuit 112 for driving the air flow and, upstream and downstream respectively of the heat exchanger 231 and the traction battery. 1 relative to the air flow, an air inlet 114, respectively 115, and an air outlet 116, respectively 117, connected to the outside air and being able to be opened or closed via a movable flap 118 with two positions. Thus, there may be several open-close configurations of the air flow circuit 112 on the outside air.
La configuration illustrée à la figure 7 correspond à une configuration fermée du circuit de circulation d'air par rapport à l'air extérieur, dans laquelle tous les volets mobiles 118 sont donc placés en position de fermeture. Cette configuration est préférentiellement appliquée dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique en mode pompe à chaleur utilisant le stockage thermique de la batterie (figure 1), lorsque la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de l'échangeur thermique 231 est supérieure à la température de l'air extérieur. Elle est également préférentiellement appliquée dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique correspondant au mode de recharge thermique de la batterie (figure 2), lorsque la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de la batterie 1 est supérieure à la température de l'air extérieur. Elle est enfin préférentiellement appliquée dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique correspondant au mode de climatisation de la batterie 1 (figure 3), lorsque la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de la batterie 1 est inférieure à la température de l'air extérieur. La configuration illustrée à la figure 8 correspond à une configuration dans laquelle le volet 118 de l'entrée d'air 114 en amont de l'échangeur thermique 231 est placé en position ouverte, ouvrant ainsi l'entrée d'air 114 de l'échangeur thermique 231 vers l'air extérieur, et où le volet 118 de la sortie d'air 117 en aval de la batterie 1 est placé en position ouverte, ouvrant ainsi la sortie d'air 117 de la batterie 1 vers l'air extérieur. Dans cette configuration, les volets 118 de la sortie d'air 116 en aval de l'échangeur thermique 231 et de l'entrée d'air 115 en amont de la batterie 1 sont maintenus en position fermée.The configuration illustrated in Figure 7 corresponds to a closed configuration of the air circulation circuit relative to the outside air, in which all the movable flaps 118 are thus placed in the closed position. This configuration is preferentially applied in the operating mode of the thermal regulation system in heat pump mode using the thermal storage of the battery (FIG. 1), when the temperature of the air in the air circulation circuit leaving the the heat exchanger 231 is greater than the temperature of the outside air. It is also preferentially applied in the operating mode of the thermal regulation system corresponding to the thermal charging mode of the battery (FIG. 2), when the temperature of the air in the air circulation circuit at the outlet of the battery 1 is greater than the outside air temperature. Finally, it is preferentially applied in the operating mode of the thermal regulation system corresponding to the air conditioning mode of the battery 1 (FIG. 3), when the temperature of the air in the air circulation circuit at the outlet of the battery 1 is lower than the outside air temperature. The configuration illustrated in FIG. 8 corresponds to a configuration in which the flap 118 of the air inlet 114 upstream of the heat exchanger 231 is placed in the open position, thus opening the air inlet 114 of the air inlet 114. heat exchanger 231 to the outside air, and where the flap 118 of the air outlet 117 downstream of the battery 1 is placed in the open position, thereby opening the air outlet 117 of the battery 1 to the outside air . In this configuration, the flaps 118 of the air outlet 116 downstream of the heat exchanger 231 and the air inlet 115 upstream of the battery 1 are kept in the closed position.
Cette configuration est préférentiellement appliquée dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique correspondant au mode de recharge thermique de la batterie (figure 2), lorsque la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de la batterie 1 est inférieure à la température de l'air extérieur. Elle est également préférentiellement appliquée dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique correspondant au mode de climatisation de la batterie 1 (figure 3), lorsque la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de la batterie 1 est supérieure à la température de l'air extérieur.This configuration is preferentially applied in the operating mode of the thermal regulation system corresponding to the thermal charging mode of the battery (FIG. 2), when the temperature of the air in the air circulation circuit at the outlet of the battery 1 is lower than the outside air temperature. It is also preferentially applied in the operating mode of the thermal regulation system corresponding to the air conditioning mode of the battery 1 (FIG. 3), when the temperature of the air in the air circulation circuit at the outlet of the battery 1 is greater than the outside air temperature.
La configuration illustrée à la figure 9 correspond à une configuration dans laquelle le volet 118 de l'entrée d'air 115 en amont de la batterie 1 est placé en position ouverte, ouvrant ainsi l'entrée d'air 115 de la batterie 1 vers l'air extérieur, et où le volet 118 de la sortie d'air 116 en aval de l'échangeur thermique 231 est placé en position ouverte, ouvrant ainsi la sortie d'air 116 de l'échangeur thermique 231 vers l'air extérieur. Dans cette configuration, les volets 118 de l'entrée d'air 114 en amont de l'échangeur thermique 231 et de la sortie d'air 117 en aval de la batterie 1 sont maintenus en position fermée. Cette configuration est préférentiellement appliquée dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique en mode pompe à chaleur utilisant le stockage thermique de la batterie (figure 1), lorsque la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de l'échangeur thermique 231 est inférieure à la température de l'air extérieur. En résumé, dans le mode pompe à chaleur utilisant le stockage thermique de la batterie (figure 1), on applique la configuration d'ouverture-fermeture du circuit 112 sur l'air extérieur selon la variante de la figure 7 ou 9, selon que la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de l'échangeur thermique 231 est supérieure ou inférieure à la température de l'air extérieur. Dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique correspondant au mode de recharge thermique de la batterie (figure 2), on applique la configuration d'ouverture-fermeture du circuit 112 sur l'air extérieur selon la variante de la figure 7 ou 8, selon que la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de la batterie 1 est supérieure ou inférieure à la température de l'air extérieur. Enfin, dans le mode de fonctionnement du système de régulation thermique correspondant au mode de climatisation de la batterie 1 (figure 3), on applique la configuration d'ouverture-fermeture du circuit 112 sur l'air extérieur selon la variante de la figure 7 ou 8, selon que la température de l'air dans le circuit de circulation d'air en sortie de la batterie 1 est inférieure ou supérieure à la température de l'air extérieur.30The configuration illustrated in FIG. 9 corresponds to a configuration in which the flap 118 of the air inlet 115 upstream of the battery 1 is placed in the open position, thus opening the air inlet 115 of the battery 1 towards outside air, and where the flap 118 of the air outlet 116 downstream of the heat exchanger 231 is placed in the open position, thereby opening the air outlet 116 of the heat exchanger 231 to the outside air . In this configuration, the flaps 118 of the air inlet 114 upstream of the heat exchanger 231 and the air outlet 117 downstream of the battery 1 are kept in the closed position. This configuration is preferentially applied in the operating mode of the thermal regulation system in heat pump mode using the thermal storage of the battery (FIG. 1), when the temperature of the air in the air circulation circuit leaving the the heat exchanger 231 is less than the temperature of the outside air. In summary, in the heat pump mode using the thermal storage of the battery (FIG. 1), the open-close configuration of the circuit 112 is applied to the outside air according to the variant of FIG. 7 or 9, depending on whether the temperature of the air in the air circulation circuit at the outlet of the heat exchanger 231 is greater or less than the temperature of the outside air. In the operating mode of the thermal regulation system corresponding to the thermal charging mode of the battery (FIG. 2), the open-close configuration of the circuit 112 is applied to the outside air according to the variant of FIG. 7 or 8. , depending on whether the temperature of the air in the air circulation circuit at the outlet of the battery 1 is higher or lower than the temperature of the outside air. Finally, in the operating mode of the thermal regulation system corresponding to the air conditioning mode of the battery 1 (FIG. 3), the open-close configuration of the circuit 112 is applied to the outside air according to the variant of FIG. or 8, depending on whether the temperature of the air in the air circulation circuit at the outlet of the battery 1 is lower or higher than the temperature of the outside air.
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