FR3014754A1 - Systeme de chauffage, ventilation et climatisation d'air pour vehicule hybride - Google Patents

Systeme de chauffage, ventilation et climatisation d'air pour vehicule hybride Download PDF

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Abstract

Système de chauffage, ventilation et climatisation d'un véhicule automobile à propulsion hybride comportant au moins un moteur thermique (2), comprenant un premier circuit (3) de refroidissement parcouru par un fluide caloporteur et comprenant un radiateur (5) capable de refroidir le fluide caloporteur par échange thermique avec un flux d'air pour refroidir ledit moteur (2) et un deuxième circuit (4) de chauffage parcouru par le fluide caloporteur comprenant un échangeur de chaleur (7) disposé en parallèle du radiateur (5) et du moteur (2) et capable de réchauffer l'habitacle du véhicule automobile. Le système de chauffage, ventilation et climatisation comprenant un dispositif de chauffage et de dégazage (10) traversé par le fluide caloporteur, disposé en parallèle du moteur (2) et de l'échangeur de chaleur (7), reliant les deux circuits (3, 4), et comprenant des moyens de chauffage et des moyens de dégazage du fluide caloporteur contenu dans ledit dispositif de chauffage et de dégazage (10).

Description

Système de chauffage, ventilation et climatisation d'air pour véhicule hybride La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, et notamment les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation d'air, dits « HVAC, Heating, Ventilation, Airconditionning » en termes anglo-saxon.
La présente invention concerne en particulier les véhicules hybrides. Un véhicule hybride comprend un moteur thermique et un moteur électrique. Plus particulièrement, l'invention concerne les systèmes permettant d'amener l'air chauffé ou refroidi dans l'habitacle du véhicule. On connaît actuellement des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation pour des véhicules de type hybride comprenant un circuit de refroidissement classique du moteur thermique. Ce circuit permet de chauffer l'habitacle grâce à la chaleur émise par le moteur thermique. Cependant, en fonctionnement hybride, le moteur thermique est arrêté, notamment dans les phases dites « ZEV » (Zero Emission Vehicle). Dans ce cas, un système électrique de chauffage est requis de façon à fournir la chaleur que le moteur thermique n'apporte plus. Mais le compartiment moteur dans ce type de véhicules présente l'inconvénient de comporter de nombreux éléments. En effet, outre les éléments classiquement implantés dans un véhicule à propulsion thermique, il faut également intégrer un moteur électrique ainsi que son électronique de pilotage, un système de refroidissement de ses circuits, une batterie de traction et de stockage de l'énergie électrique, etc. La présente invention a donc pour objet de remédier à ces inconvénients.
Le but de l'invention est donc d'améliorer les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation afin de réchauffer l'habitacle tout en réduisant l'encombrement engendré par un tel système et son coût de fabrication.
La présente invention a donc pour objet un système de chauffage, ventilation et climatisation d'un véhicule automobile de type hybride comportant au moins un moteur thermique, comprenant un premier circuit de refroidissement parcouru par un fluide caloporteur pour refroidir ledit moteur à un premier niveau de température et un deuxième circuit de chauffage parcouru par le fluide caloporteur pour réchauffer l'habitacle du véhicule. Ledit premier circuit de refroidissement comprenant un radiateur disposé en parallèle du moteur est capable de refroidir le fluide caloporteur par échange thermique avec un flux d'air, et ledit deuxième circuit de chauffage comprenant un échangeur de chaleur disposé en parallèle du radiateur et du moteur est capable de réchauffer l'habitacle du véhicule automobile. Le système de chauffage, ventilation et climatisation comprend un dispositif de chauffage traversé par le fluide caloporteur, disposé en parallèle du moteur et de l'échangeur de chaleur, et reliant les deux circuits, comprenant des moyens de chauffage du fluide caloporteur et des moyens de dégazage du fluide caloporteur contenu dans ledit dispositif de chauffage. Ainsi, grâce à l'utilisation d'un unique dispositif permettant à la fois de chauffer l'habitacle du véhicule, de dégazer le fluide présent dans le premier circuit de refroidissement, l'encombrement engendré par le système de chauffage, ventilation et climatisation est particulièrement réduit. Avantageusement, les moyens de chauffage du fluide caloporteur comprennent une résistance électrique en contact avec le fluide caloporteur.
Le circuit de refroidissement peut comprendre une conduite de dégazage reliée à l'entrée du radiateur et à l'entrée du dispositif de chauffage. Le système de chauffage, ventilation et climatisation comprend par exemple une pompe électrique de circulation du fluide dans le dispositif de chauffage et une pompe mécanique de circulation du fluide sur le moteur. Avantageusement, le dispositif de chauffage comprend des moyens de stockage du fluide caloporteur.
Le dispositif de chauffage peut comprendre des moyens de protection du circuit de refroidissement en cas de surpression, de surtempérature ou de manque de fluide caloporteur. En effet, un capteur de température situé sur, ou à proximité, de l'élément chauffant, et relié à une unité de contrôle électronique, dite « ECU » de contrôle du système, permet d'assurer la coupure de ce système. Dans le cas de manque de fluide caloporteur, la non-circulation de ce fluide ou le défaut de l'élément chauffant n'impliquera par de risque sécuritaire. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un véhicule automobile à propulsion hybride comprenant au moins un moteur thermique et un système de chauffage, ventilation et climatisation du véhicule automobile tel que décrit ci-dessus. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description de quelques modes de réalisation, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de chauffage, ventilation et climatisation selon l'invention; - la figure 2 représente le système selon la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement ; et - la figure 3 représente le système selon la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement. Tel qu'illustré schématiquement sur la figure 1, un système de chauffage, ventilation et climatisation, référencé 1 dans son ensemble, est destiné à être intégré dans un véhicule automobile comprenant une chaîne de traction ou de propulsion hybride d'un véhicule automobile (non représenté). Le véhicule automobile comprend un moteur thermique 2.
Le système 1 de chauffage, ventilation et climatisation comprend un premier circuit 3 de refroidissement du moteur thermique 2 parcouru par un fluide caloporteur capable de refroidir le moteur thermique 2 à un premier niveau de température, et un deuxième circuit 4 de chauffage parcouru par le fluide caloporteur et capable de réchauffer l'habitacle du véhicule (non représenté). Le premier circuit 3 de refroidissement comprend un radiateur 5 disposé en parallèle du moteur thermique 2 et une pompe mécanique (ou électrique) 6 de circulation d'un fluide caloporteur dans le premier circuit 3 de refroidissement, et notamment dans le moteur thermique 2.
Le radiateur 5 est parcouru par le fluide caloporteur et est capable de refroidir le fluide caloporteur par échange thermique avec un flux d'air. Un radiateur comprend généralement un collecteur d'entrée du fluide, une boîte à eau et un collecteur de sortie du fluide (non représentés). Le fluide caloporteur passe dans une pluralité de canaux entourés d'ailettes dans le but de favoriser les échanges thermiques avec l'air passant entre les ailettes. De l'air peut, par exemple, être soufflé sur chacun des radiateurs par l'intermédiaire d'un groupe moto ventilateur (non représenté) disposé en amont du radiateur 5. On notera que l'on pourrait utiliser tout autre radiateur servant à échanger de la chaleur entre le fluide caloporteur le traversant et l'air extérieur au radiateur. Le deuxième circuit 4 de chauffage comprend un échangeur de chaleur 7, tel que par exemple un aérotherme, parcouru par le fluide caloporteur et capable de réchauffer l'air présent dans l'habitacle du véhicule. Le deuxième circuit 4 de chauffage est disposé en parallèle du premier circuit 3 de refroidissement. On dispose également, dans l'écoulement du fluide caloporteur, un dispositif de chauffage et dégazage 10 disposé en parallèle du moteur 2 et de l'aérotherme 7, de manière à relier les deux circuits 3, 4 entre eux. Le dispositif de chauffage et de dégazage 10 est traversé par le fluide caloporteur et comprend des moyens de chauffage (non représentés) du fluide caloporteur, tels qu'une résistance électrique, ainsi que des moyens de dégazage (non représentés) du fluide caloporteur. Les moyens de dégazage jouent le rôle d'un vase d'expansion ou bocal de dégazage permettant la dilatation du fluide caloporteur grâce au maintien d'un certain volume d'air compressible à l'intérieur. Il permet également de maintenir sous pression l'ensemble du premier circuit 3 de refroidissement, afin d'éviter tout risque de cavitation de la pompe de circulation. Une conduite de dégazage 11 est disposée à cet effet entre l'entrée du dispositif de chauffage et de dégazage 10 et l'entrée du radiateur 5. Une pompe électrique 12 est disposée en amont du dispositif de chauffage et de dégazage 10 pour la circulation du fluide caloporteur dans le dispositif de chauffage et de dégazage 10. Le dispositif de chauffage et de dégazage 10 comprend également des moyens de protection (non représentés) du système en cas de surtempérature, ou manque de fluide caloporteur. Le dispositif de chauffage et de dégazage 10 permet également de stocker le fluide caloporteur. Les circuits 3, 4 comprennent un fluide caloporteur, tel que par exemple de l'eau additionnée de glycol dont le sens de l'écoulement est indiqué par des flèches. Le refroidissement du moteur 2 est assuré par la circulation du fluide caloporteur dans le radiateur 5 sous l'action de la pompe mécanique 6 située en entrée du moteur 2. Le sens d'écoulement du fluide est illustré par des flèches sur la figure 2. Dans ce cas, la pompe électrique 12 du dispositif de chauffage et de dégazage 10 ne fonctionne pas, de sorte que le fluide caloporteur ne circule pas à travers le dispositif de chauffage et de dégazage 10 et n'est pas donc réchauffé. Le dispositif de chauffage et dégazage 10 joue, dans ce cas, l'unique rôle de vase d'expansion. Dans ce cas, une vanne à trois voies 14 met en communication le circuit 3 et le circuit 4, et le chauffage de l'habitacle est assurée par la chaleur fournie par le moteur thermique 2. Il s'agit là du mode de fonctionnement thermique habituel. Dans un autre mode de fonctionnement, la vanne trois voies 14 ferme la communication entre le circuit 3 et le circuit 4, et permet la circulation du fluide caloporteur dans la branche du circuit où se trouve le dispositif de chauffage et de dégazage 10. Le chauffage de l'habitacle du véhicule automobile est alors assuré par la circulation du fluide caloporteur dans le dispositif de chauffage et de dégazage 10 sous l'action de la pompe électrique 12 située en entrée du dispositif de chauffage et de dégazage 10. Le sens d'écoulement du fluide est illustré par des flèches sur la figure 3, mais ce sens peut aussi être inversé. Dans ce cas, la pompe mécanique ou électrique 6 en amont du moteur thermique 2 ne fonctionne pas (car le moteur 2 ne fonctionne pas), de sorte que le fluide caloporteur ne circule pas à travers le moteur thermique 2. Le dispositif de chauffage et de dégazage 10 permet alors de réchauffer le fluide caloporteur qui circule à travers l'aérotherme 7 en vue du chauffage de l'habitacle du véhicule. Le moteur 2 n'est pas donc réchauffé par le fluide caloporteur chauffé par ce dispositif 10 qui joue, dans ce cas, l'unique rôle de chauffage du fluide.
Le système de chauffage, ventilation et climatisation 1 comprend une unité de contrôle électronique (non représentée), appelée « UCE », permettant de commander les différentes pompes 6, 12 en fonction de la température T du fluide caloporteur, fournie, par exemple, par un capteur de température 13 entre la sortie du radiateur 5 et l'entrée du moteur thermique 2. Le moteur 2 est donc refroidi de manière efficace tout en permettant le chauffage de l'air présent dans l'habitacle du véhicule.
Grace à l'utilisation d'un unique dispositif permettant à la fois de chauffer l'habitacle du véhicule, de dégazer le fluide présent dans le premier circuit de refroidissement, de réchauffer la batterie et de stocker le fluide caloporteur, l'encombrement engendré par le système de chauffage, ventilation et climatisation est particulièrement réduit.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1. Système de chauffage, ventilation et climatisation d'un véhicule automobile hybride comportant au moins un moteur thermique (2), comprenant un premier circuit (3) de refroidissement parcouru par un fluide caloporteur pour refroidir ledit moteur (2) à un premier niveau de température et un deuxième circuit (4) de chauffage parcouru par le fluide caloporteur pour réchauffer l'habitacle du véhicule à un deuxième niveau de température, ledit premier circuit (3) de refroidissement comprenant un radiateur (5) disposé en parallèle du moteur (2) et capable de refroidir le fluide caloporteur par échange thermique avec un flux d'air, et ledit deuxième circuit (4) de chauffage comprenant un échangeur de chaleur (7) disposé en parallèle du radiateur (5) et du moteur (2) et capable de réchauffer l'habitacle du véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffage et de dégazage (10) traversé par le fluide caloporteur, disposé en parallèle du moteur (2) et de l'échangeur de chaleur (7), reliant les deux circuits (3, 4), et comprenant des moyens de chauffage et des moyens de dégazage du fluide caloporteur contenu dans ledit dispositif de chauffage et de dégazage (10).
  2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les moyens de chauffage du fluide caloporteur comprennent une résistance électrique en contact avec le fluide caloporteur.
  3. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une conduite de dégazage (11) reliée à l'entrée du radiateur (5) et à l'entrée du dispositif de chauffage et de dégazage (10).
  4. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pompe électrique (12) de circulation du fluide dans le dispositif de chauffage et de dégazage (10).
  5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pompe mécanique ou électrique (6) de circulation du fluide dans le moteur (2).
  6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de chauffage et de dégazage (10) comprend des moyens de stockage du fluide caloporteur.
  7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de chauffage et de dégazage (10) comprend des moyens de protection en cas de surpression, de surtempérature ou de manque de fluide caloporteur.
  8. 8. Véhicule automobile hybride comprenant un moteur thermique et un système de chauffage, ventilation et climatisation (1) du véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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