FR3040563A1 - SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système (1) pour véhicule automobile, ce système comportant : - une machine électrique (3) configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne (4) du véhicule, - un circuit de refroidissement (50) de la machine agencé pour refroidir cette machine et/ou une électronique de puissance associée à cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation (51) du véhicule.The invention relates to a system (1) for a motor vehicle, said system comprising: - an electric machine (3) configured to provide torque to an internal combustion engine of the vehicle, in particular for starting the internal combustion engine (4) of the vehicle, - a cooling circuit (50) of the machine arranged to cool this machine and / or a power electronics associated with this machine, this cooling circuit being connected to an air conditioning device (51) of the vehicle.
Description
Système pour véhicule automobileSystem for a motor vehicle
La présente invention concerne un système pour véhicule automobile, notamment un camion ou un bus.The present invention relates to a system for a motor vehicle, in particular a truck or a bus.
On connaît par le brevet US 6 823 690 et la demande de brevet JP9324668 une architecture un compresseur d’air conditionné. L’invention vise à améliorer ce type de système. L’invention a ainsi pour objet un système pour véhicule automobile, ce système comportant : - une machine électrique configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne du véhicule, - un circuit de refroidissement de la machine agencé pour refroidir cette machine et/ou une électronique de puissance associée à cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation, encore appelé dispositif d’air conditionné, du véhicule.US Pat. No. 6,823,690 and Patent Application JP9324668 disclose an air conditioning compressor. The invention aims to improve this type of system. The invention thus relates to a system for a motor vehicle, this system comprising: an electric machine configured to provide a torque to an internal combustion engine of the vehicle, in particular for starting the internal combustion engine of the vehicle; cooling of the machine arranged to cool the machine and / or a power electronics associated with this machine, this cooling circuit being connected to an air conditioning device, also called air conditioning device, of the vehicle.
Grâce à l’invention, il est possible d’accroître la puissance électrique de la machine électrique car cette machine bien refroidie peut produire davantage de puissance électrique. L’invention permet également de profiter d’un circuit de refroidissement simple, à savoir connecté au dispositif de climatisation présent sur le véhicule, pour refroidir la machine électrique. Il n’est par exemple pas nécessaire de prévoir une pompe supplémentaire, par exemple une pompe à eau, pour refroidir la machine électrique puisqu’il est possible d’utiliser le dispositif de climatisation déjà présent sur le véhicule.Thanks to the invention, it is possible to increase the electric power of the electric machine because this well cooled machine can produce more electrical power. The invention also allows to take advantage of a simple cooling circuit, namely connected to the air conditioning device present on the vehicle, to cool the electric machine. For example, it is not necessary to provide an additional pump, for example a water pump, to cool the electric machine since it is possible to use the air conditioning device already present on the vehicle.
On peut ainsi éviter d’avoir un refroidissement par eau spécifique pour la machine.It is thus possible to avoid having a specific water cooling for the machine.
De préférence, la machine électrique est réversible de manière à, en plus de pouvoir fournir un couple au moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entraîné par le moteur à combustion.Preferably, the electric machine is reversible so that, in addition to being able to provide a torque to the combustion engine, be able to operate as an alternator driven by the combustion engine.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, la machine est en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement un équipement formé par un compresseur, notamment du dispositif de climatisation.In an exemplary implementation of the invention, the machine is further configured to mechanically operate equipment formed by a compressor, including the air conditioning device.
Avantageusement l’équipement est configuré pour pouvoir fonctionner à l’aide de la machine électrique lorsque le moteur à combustion du véhicule est à l’arrêt.Advantageously, the equipment is configured to be able to operate with the electric machine when the combustion engine of the vehicle is at a standstill.
De préférence, le dispositif de climatisation comporte outre le circuit de refroidissement de la machine électrique, un circuit de ventilation agencé pour ventiler sélectivement de l’air chaud ou de l’air froid dans l’habitacle.Preferably, the air conditioning device comprises in addition to the cooling circuit of the electric machine, a ventilation circuit arranged to selectively ventilate hot air or cold air in the passenger compartment.
Avantageusement le circuit de refroidissement de la machine électrique et le circuit de ventilation l’habitacle sont agencés pour utiliser le même compresseur du dispositif de climatisation.Advantageously, the cooling circuit of the electric machine and the ventilation circuit of the passenger compartment are arranged to use the same compressor of the air conditioning device.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, les circuits de refroidissement de la machine et de l’habitacle sont reliés en série.In an exemplary implementation of the invention, the cooling circuits of the machine and the passenger compartment are connected in series.
Le dispositif de climatisation peut utiliser un fluide caloporteur capable de changer d’état, notamment d’un état gazeux vers un état liquide et inversement.The air conditioning device can use a heat transfer fluid capable of changing state, in particular from a gaseous state to a liquid state and vice versa.
Avantageusement le dispositif de climatisation comporte un condenseur à travers lequel peut circuler le fluide caloporteur, ce condenseur étant agencé pour condenser le fluide caloporteur de l’état gazeux à l’état liquide.Advantageously, the air conditioning device comprises a condenser through which the heat transfer fluid can circulate, this condenser being arranged to condense the coolant from the gaseous state to the liquid state.
Le dispositif de climatisation comporte avantageusement un évaporateur à travers lequel peut circuler le fluide caloporteur, cet évaporateur étant agencé pour évaporer le fluide caloporteur de l’état liquide à l’état gazeux. L’évaporateur sert à refroidir l’air qui est envoyé dans l’habitacle.The air conditioning device advantageously comprises an evaporator through which the heat transfer fluid can circulate, this evaporator being arranged to evaporate the coolant from the liquid state to the gaseous state. The evaporator is used to cool the air that is sent into the cabin.
Si on le souhaite, le dispositif de climatisation comporte une vanne d’expansion à travers laquelle peut circuler le fluide caloporteur, cette vanne d’expansion étant agencé pour expanser le fluide caloporteur qui est à l’état liquide, la température du fluide caloporteur chutant alors.If desired, the air conditioning device comprises an expansion valve through which the heat transfer fluid can circulate, this expansion valve being arranged to expand the coolant which is in the liquid state, the temperature of the heat transfer fluid dropping so.
Le dispositif de climatisation est agencé pour permettre de refroidir le fluide caloporteur à une température inférieure par exemple à 10°C, notamment inférieure à 5°C.The air conditioning device is arranged to allow cooling of the heat transfer fluid to a temperature lower for example at 10 ° C, especially below 5 ° C.
La performance électrique de la machine électrique est avantageusement augmentée du fait du refroidissement permis par le circuit de refroidissement.The electrical performance of the electric machine is advantageously increased due to the cooling allowed by the cooling circuit.
Le circuit de refroidissement de la machine est agencé pour refroidir la machine également lorsque la machine fonctionne en alternateur, cette machine étant alors entraînée par le moteur à combustion interne du véhicule. Ceci permet d’augmenter la performance électrique de la machine pendant cette phase de production d’électricité et permet en outre à la machine de débiter plus de puissance en phase de freinage récupératif. L’invention concerne également un procédé de refroidissement d’une machine électrique configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne du véhicule : - Refroidir cette machine à l’aide d’un circuit de refroidissement de la machine agencé pour refroidir cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation du véhicule.The cooling circuit of the machine is arranged to cool the machine also when the machine operates as an alternator, this machine being then driven by the internal combustion engine of the vehicle. This increases the electrical performance of the machine during this phase of electricity production and also allows the machine to debit more power in the regenerative braking phase. The invention also relates to a method of cooling an electric machine configured to provide torque to an internal combustion engine of the vehicle, in particular for starting the internal combustion engine of the vehicle: - Cooling the machine with a cooling circuit of the machine arranged to cool the machine, this cooling circuit being connected to a vehicle air conditioning device.
De préférence, la machine électrique est réversible de manière à, en plus de pouvoir démarrer le moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entraîné par le moteur à combustion. Autrement dit, la machine électrique permet de réaliser la fonction Stop-Start, permettant de redémarrer automatiquement le moteur à combustion à la fin d’une phase d’arrêt automatique, phase encore appelée « Idling Stop » en anglais.Preferably, the electric machine is reversible so that, in addition to being able to start the combustion engine, be able to operate as an alternator driven by the combustion engine. In other words, the electric machine makes it possible to perform the Stop-Start function, to automatically restart the combustion engine at the end of an automatic stop phase, phase also called "Idling Stop" in English.
Cette phase d’arrêt automatique correspond par exemple à un arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion est redémarré lorsque le conducteur appuie sur la pédale d’accélérateur.This automatic stopping phase corresponds for example to a stop at a red light, and the combustion engine is restarted when the driver presses the accelerator pedal.
Ainsi dans la phase d’arrêt automatique ou « Idling Stop », le moteur à combustion étant à l’arrêt, la machine électrique réversible permet de faire fonctionner l’équipement qui, sinon, serait aussi à l’arrêt. L’invention est particulièrement avantageuse pour un camion ou un bus.Thus in the automatic stop phase or "Idling Stop", the combustion engine is stopped, the reversible electric machine can operate the equipment that otherwise would also be stopped. The invention is particularly advantageous for a truck or a bus.
Lorsque la machine fonctionne en alternateur, cette machine réversible produit du courant électrique qui charge une batterie du véhicule. L’invention permet de s’affranchir de l’utilisation d’un équipement électrifié et autonome.When the machine operates as an alternator, this reversible machine produces electric current that charges a battery of the vehicle. The invention makes it possible to dispense with the use of electrified and autonomous equipment.
La machine électrique présente notamment une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts, notamment entre 6 et 12 KWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 KWatts. Ce type de machine est par exemple une machine entraînée par courroie.The electric machine has in particular an electric power of between 4 and 25 KWatts, in particular between 6 and 12 KWatts, in particular a power substantially equal to 8 KWatts. This type of machine is for example a machine driven belt.
La machine électrique est, si on le souhaite, configurée pour générer du courant électrique lors d’un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif.The electric machine is, if desired, configured to generate electric current during braking of the vehicle engine. This allows regenerative braking.
Le cas échéant, la machine électrique est configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion lorsque ce dernier est en fonctionnement.If necessary, the electric machine is configured to assist the combustion engine when the latter is in operation.
Selon l’invention, l’équipement est configuré pour pouvoir fonctionner à l’aide de la machine électrique lorsque le moteur à combustion est à l’arrêt. Si l’équipement est un compresseur de climatisation, ceci permet la climatisation de l’habitacle même lors de phases d’arrêt automatique ou « Idling Stop ». L’équipement comporte un organe rotatif, notamment arbre rotatif, cet organe rotatif présentant un axe de rotation décalé par rapport à l’axe de rotation de la machine électrique.According to the invention, the equipment is configured to operate with the electric machine when the combustion engine is stopped. If the equipment is an air conditioning compressor, this allows the air conditioning of the cabin even during phases of automatic shutdown or "Idling Stop". The equipment comprises a rotary member, in particular rotary shaft, this rotary member having an axis of rotation offset from the axis of rotation of the electric machine.
Lorsque l’équipement est un compresseur, l’arbre rotatif est actionné pour comprimé de l’air.When the equipment is a compressor, the rotary shaft is operated for compressed air.
Avantageusement l’organe rotatif de l’équipement est configuré pour pouvoir sélectivement : - être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion et de la machine électrique de manière à être au repos, - être entraîné en rotation par le moteur à combustion, - être entraîné en rotation par la machine électrique.Advantageously, the rotary member of the equipment is configured so that it can selectively: - be decoupled in rotation from both the combustion engine and the electrical machine so as to be at rest, - be rotated by the combustion engine, - be rotated by the electric machine.
Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire d’avoir un moteur dédié au compresseur. Ceci permet d’avoir une architecture relativement simple.Thanks to the invention, it is not necessary to have a motor dedicated to the compressor. This allows for a relatively simple architecture.
De préférence, l’organe rotatif, notamment l’arbre rotatif, de l’équipement est associé à un organe d’entrainement, notamment une poulie, qui est sélectivement couplé et découplé vis-à-vis de l’organe rotatif, de sorte que lorsque l’organe d’entrainement est couplé avec l’organe rotatif, ces deux organes tournent ensemble, et lorsque l’organe d’entrainement est découplé de l’organe rotatif, l’organe d’entrainement peut tourner sans entraîner l’organe rotatif.Preferably, the rotary member, in particular the rotary shaft, of the equipment is associated with a drive member, in particular a pulley, which is selectively coupled and decoupled with respect to the rotary member, so that that when the drive member is coupled with the rotary member, these two members rotate together, and when the drive member is decoupled from the rotary member, the drive member can rotate without causing the rotary member.
Avantageusement l’organe d’entrainement de l’équipement est entraîné en rotation systématiquement lorsque la machine électrique tourne. Autrement dit, l’organe d’entrainement de l’équipement ne peut pas être au repos lorsque la machine électrique tourne.Advantageously the drive member of the equipment is rotated systematically when the electric machine rotates. In other words, the drive member of the equipment can not be idle when the electric machine is running.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l’équipement comporte un embrayage, notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler l’organe d’entrainement et l’organe rotatif de l’équipement.In an exemplary implementation of the invention, the equipment comprises a clutch, in particular an electromagnetic clutch, arranged to selectively couple and decouple the drive member and the rotary member of the equipment.
De préférence, la machine électrique comporte un premier organe d’entrainement associé au moteur à combustion interne et un deuxième organe d’entrainement associé à l’équipement, les deux organes pouvant être sélectivement solidarisés en rotation ou désolidarisés en rotation.Preferably, the electric machine comprises a first drive member associated with the internal combustion engine and a second drive member associated with the equipment, the two members being able to be selectively secured in rotation or disengaged in rotation.
Avantageusement les deux organes d’entrainement étant reliés entre eux par un embrayage, notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler les deux organes d’entrainement.Advantageously, the two drive members being interconnected by a clutch, in particular an electromagnetic clutch, arranged to selectively couple and decouple the two drive members.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l’un au moins des organes d’entrainement comporte une poulie, notamment les deux organes d’entrainement comportent chacun une poulie.In an exemplary implementation of the invention, at least one of the drive members comprises a pulley, in particular the two drive members each comprise a pulley.
La machine électrique et le moteur à combustion sont notamment couplés par une première courroie de transmission, laquelle est notamment montée sur le premier organe d’entrainement.The electric machine and the combustion engine are in particular coupled by a first transmission belt, which is in particular mounted on the first drive member.
La machine électrique et l’équipement sont notamment couplés par une deuxième courroie de transmission, laquelle est notamment montée sur le deuxième organe d’entrainement de la machine électrique.The electrical machine and the equipment are in particular coupled by a second transmission belt, which is in particular mounted on the second drive member of the electric machine.
Si besoin, il est possible de remplacer la courroie de transmission par un contact entre deux éléments d’engrènement.If necessary, it is possible to replace the drive belt by a contact between two meshing elements.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, cette deuxième courroie est montée sur le deuxième organe d’entrainement de la machine électrique et sur l’organe d’entrainement de l’équipement de sorte que ces organes d’entrainement sont liés en permanence en rotation.In an exemplary implementation of the invention, this second belt is mounted on the second drive member of the electric machine and on the drive member of the equipment so that these drive members are connected. constantly rotating.
Les première et deuxième courroies de transmission sont distinctes. L’équipement est avantageusement agencé pour fonctionner uniquement à l’aide de la machine électrique et du moteur à combustion, l’équipement étant notamment dépourvu de moteur électrique dédié.The first and second transmission belts are distinct. The equipment is advantageously arranged to operate solely with the help of the electric machine and the combustion engine, the equipment being in particular devoid of dedicated electric motor.
Le moteur à combustion comporte un organe d’entrainement, notamment une poulie, coopérant avec la première courroie de transmission.The combustion engine comprises a drive member, in particular a pulley cooperating with the first transmission belt.
De préférence, le système agencé de manière à ce que, dans un premier mode de fonctionnement : - L’embrayage électromagnétique est fermé de manière à ce que les deux organes d’entrainement sont accouplés en rotation - Le moteur à combustion entraîne les deux organes d’entrainement accouplés, l’organe d’entrainement de la machine électrique entraînant l’équipement notamment via l’organe d’entrainement de l’équipement. Ainsi la machine électrique fonctionne en alternateur et le compresseur est en fonctionnement.Preferably, the system arranged so that, in a first mode of operation: - The electromagnetic clutch is closed so that the two drive members are coupled in rotation - The combustion engine drives the two bodies coupled drive, the drive member of the electrical machine driving the equipment including via the drive member of the equipment. Thus the electric machine operates as an alternator and the compressor is in operation.
Le système est notamment agencé de manière à ce que, dans un deuxième mode de fonctionnement : - Le moteur à combustion est à l’arrêt, notamment dans une phase d’arrêt automatique, - La machine électrique fonctionne en moteur, et l’embrayage entre les deux organes d’entrainement de la machine est ouvert, les deux organes d’entrainement étant ainsi désaccouplés, - Sur la machine, l’organe d’entrainement entraîne l’équipement, et l’organe d’entrainement désaccouplé n’entraine pas le moteur à combustion. Ainsi le compresseur est en fonctionnement alors que le moteur à combustion est à l’arrêt.The system is arranged in such a way that, in a second mode of operation: the combustion engine is at a standstill, in particular in an automatic stopping phase, the electric machine operates as a motor, and the clutch between the two drive members of the machine is open, the two drive members being thus uncoupled, - On the machine, the drive member drives the equipment, and the uncoupled drive member does not drive not the combustion engine. Thus the compressor is in operation while the combustion engine is stopped.
Le système est notamment agencé de manière à ce que, dans un troisième mode de fonctionnement : - Le moteur à combustion est en fonctionnement et entraîne la machine électrique qui agit en alternateur, - L’embrayage sur la machine électrique est fermé, - L’embrayage sur l’équipement est ouvert de sorte que l’organe d’entrainement sur l’équipement tourne sans entraîner l’arbre rotatif de l’équipement. Ainsi le compresseur est à l’arrêt.The system is arranged so that, in a third mode of operation: - The combustion engine is in operation and drives the electric machine which acts alternator, - The clutch on the electric machine is closed, - The Clutch on the equipment is open so that the drive on the equipment rotates without driving the rotating shaft of the equipment. Thus the compressor is stopped.
Le système est le cas échéant agencé pour équiper un camion ou un bus. L’invention a encore pour objet un système comportant : une machine électrique configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne du véhicule, un circuit de refroidissement de la machine agencé pour refroidir cette machine et/ou une électronique de puissance associée à cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation du véhicule de manière à ce que ce dispositif de climatisation puise sélectivement délivrer de l’air chaud ou de l’air froid à l’habitacle du véhicule.The system is optionally arranged to equip a truck or a bus. The invention further relates to a system comprising: an electrical machine configured to provide a torque to an internal combustion engine of the vehicle, in particular for starting the internal combustion engine of the vehicle, a cooling circuit of the machine arranged to cool this machine and / or a power electronics associated with this machine, this cooling circuit being connected to a vehicle air conditioning device so that the air conditioning device selectively delivers hot air or cold air to the passenger compartment of the vehicle.
De préférence, le dispositif de climatisation comporte une vanne d’inversion (ou reversing valve en anglais) connectée à une sortie du compresseur de manière à diriger le fluide réchauffé issu du compresseur sélectivement vers le condenseur ou le circuit de ventilation.Preferably, the air conditioning device comprises a reversing valve (or reversing valve in English) connected to an outlet of the compressor so as to direct the heated fluid from the compressor selectively to the condenser or the ventilation circuit.
Avantageusement le circuit de ventilation est agencé pour ventiler dans l’habitacle de l’air chauffé par le fluide caloporteur lorsque la vanne d’inversion dirige le fluide caloporteur issu du compresseur directement vers le circuit de ventilation sans passer par le condenseur.Advantageously, the ventilation circuit is arranged to ventilate the passenger compartment with air heated by the coolant when the inversion valve directs the heat transfer fluid from the compressor directly to the ventilation circuit without passing through the condenser.
Encore avantageusement le circuit de ventilation est agencé pour ventiler de l’air refroidi dans l’habitacle lorsque la vanne d’inversion dirige le fluide caloporteur issu du compresseur directement vers le condenseur. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue schématique et partielle, d’un système selon un exemple de réalisation de l’invention, - la figure 2 est un schéma blocs illustrant différents modes de fonctionnement du système de la figure 1, et - les figures 3 à 5 représentent, schématiquement et partiellement, le système de la figure 1 respectivement suivants différents modes de fonctionnement, - la figure 6 est une vue schématique et partielle, en coupe, de la machine 3 du système de la figure 1, - les figures 7 et 8 représentent un système selon un autre exemple de réalisation de l’invention, dans deux situations de fonctionnements.Still advantageously the ventilation circuit is arranged to ventilate cooled air in the passenger compartment when the inversion valve directs the heat transfer fluid from the compressor directly to the condenser. The invention will be better understood and other details, features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description given by way of nonlimiting example with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a view schematic and partial, of a system according to an exemplary embodiment of the invention, - Figure 2 is a block diagram illustrating different modes of operation of the system of Figure 1, and - Figures 3 to 5 represent, schematically and partially FIG. 6 is a diagrammatic and partial sectional view of the machine 3 of the system of FIG. 1; FIGS. 7 and 8 show a system according to a another embodiment of the invention, in two operating situations.
On a représenté sur la figure 1 un système 1 pour véhicule automobile, comportant : un équipement du véhicule automobile 2, une machine électrique 3 configurée pour démarrer un moteur à combustion interne 4 du véhicule, cette machine 3 étant en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement l’équipement 2.FIG. 1 shows a system 1 for a motor vehicle, comprising: an equipment of the motor vehicle 2, an electric machine 3 configured to start an internal combustion engine 4 of the vehicle, this machine 3 being furthermore configured to operate mechanically the equipment 2.
Le moteur 4 comporte un arbre rotatif 17, comme visible sur la figure 3. Cet arbre est un vilebrequin.The motor 4 comprises a rotary shaft 17, as can be seen in FIG. 3. This shaft is a crankshaft.
La machine 3 comporte un arbre rotatif 18 solidaire d’un rotor tournant au sein d’un stator.The machine 3 comprises a rotary shaft 18 integral with a rotor rotating within a stator.
La machine électrique 3 est réversible de manière à, en plus de pouvoir démarrer le moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entraîné par le moteur à combustion 4. Autrement dit, la machine électrique 3 permet de réaliser la fonction Stop-Start, permettant de redémarrer automatiquement le moteur à combustion à la fin d’une phase d’arrêt automatique.The electric machine 3 is reversible so that, in addition to being able to start the combustion engine, it can operate as an alternator driven by the combustion engine 4. In other words, the electric machine 3 makes it possible to perform the Stop-Start function, making it possible to automatically restart the combustion engine at the end of an automatic shutdown phase.
Cette phase d’arrêt automatique correspond par exemple à un arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion est redémarré lorsque le conducteur appuie sur la pédale d’accélérateur.This automatic stopping phase corresponds for example to a stop at a red light, and the combustion engine is restarted when the driver presses the accelerator pedal.
La machine peut être une machine électrique tournante synchrone à double excitation, c'est-à-dire comportant un rotor muni d'aimants permanents et d'un bobinage d'excitation. L’invention est, dans l’exemple décrit, appliqué pour un camion ou un bus.The machine may be a synchronous rotating electrical machine with double excitation, that is to say comprising a rotor provided with permanent magnets and an excitation winding. The invention is, in the example described, applied to a truck or a bus.
Lorsque la machine 3 fonctionne en alternateur, cette machine réversible produit du courant électrique qui charge une batterie, non représentée, du véhicule.When the machine 3 operates as an alternator, this reversible machine produces electric current that charges a battery, not shown, of the vehicle.
La machine électrique 3 présente une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 KWatts. Ce type de machine 3 est une machine entraînée par courroie.The electric machine 3 has an electric power of between 4 and 25 KWatts, in particular a power substantially equal to 8 KWatts. This type of machine 3 is a machine driven belt.
La machine électrique 3 est configurée pour générer du courant électrique lors d’un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif.The electric machine 3 is configured to generate electric current during braking of the vehicle engine. This allows regenerative braking.
La machine électrique 3 est en outre configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion 4 lorsque ce dernier est en fonctionnement. La machine 3 est, suivant une autre appellation, un alterno-démarreur.The electric machine 3 is further configured to assist the combustion engine 4 when the latter is in operation. The machine 3 is, according to another name, an alternator-starter.
La machine 3 comporte une électronique de puissance, un onduleur, intégrée.The machine 3 comprises a power electronics, an inverter, integrated.
Dans l’exemple décrit, l’équipement 2 est configuré pour pouvoir fonctionner à l’aide de la machine électrique 3 lorsque le moteur à combustion 4 est à l’arrêt. L’équipement 2 est un compresseur mécanique d’air conditionné du véhicule.In the example described, the equipment 2 is configured to be able to operate using the electric machine 3 when the combustion engine 4 is at a standstill. The equipment 2 is a mechanical air conditioning compressor of the vehicle.
Le compresseur 2 est utilisé dans un système HVAC du véhicule automobile.The compressor 2 is used in a HVAC system of the motor vehicle.
Le compresseur 2 peut être contrôlé en vitesse pour comprimer ou pressuriser un fluide réfrigérant à l’aide d’un ou plusieurs pistons rotatifs actionnés par un organe rotatif 6 du compresseur 2, comme on peut le voir sur la figure 3 notamment. D’autres types de compresseur peuvent être utilisés si on le souhaite. L’organe rotatif 6 est un arbre rotatif, cet organe rotatif présentant un axe de rotation X1 décalé par rapport à l’axe de rotation X2 de la machine électrique 3, ces axes X1 et X2 étant parallèles et séparés d’une distance non nulle. L’arbre rotatif 6 est actionné pour comprimé de l’air.The compressor 2 can be controlled in speed to compress or pressurize a refrigerant with one or more rotary pistons actuated by a rotary member 6 of the compressor 2, as can be seen in Figure 3 in particular. Other types of compressor can be used if desired. The rotary member 6 is a rotary shaft, this rotary member having an axis of rotation X1 offset with respect to the axis of rotation X2 of the electric machine 3, these axes X1 and X2 being parallel and separated by a non-zero distance . The rotary shaft 6 is operated for compressed air.
Dans l’exemple décrit, l’arbre 6 de l’équipement 2 est configuré pour pouvoir sélectivement : - être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion 4 et de la machine électrique 3 de manière à être au repos, - être entraîné en rotation par le moteur à combustion 4, - être entraîné en rotation par la machine électrique 3. L’arbre rotatif 6 de l’équipement 2 est associé à un organe d’entrainement 8, une poulie, qui est sélectivement couplé et découplé vis-à-vis de l’arbre 6, de sorte que lorsque l’organe d’entrainement 8 est couplé avec l’arbre 6, ils tournent ensemble, et lorsque l’organe d’entrainement 8 est découplé de l’arbre 6, l’organe d’entrainement 8 peut tourner sans entraîner l’arbre 6.In the example described, the shaft 6 of the equipment 2 is configured to be able selectively: - to be decoupled in rotation from both the combustion engine 4 and the electric machine 3 so as to be at rest, - to be driven in rotation by the combustion engine 4, - be rotated by the electric machine 3. The rotary shaft 6 of the equipment 2 is associated with a drive member 8, a pulley, which is selectively coupled and decoupled screws with respect to the shaft 6, so that when the drive member 8 is coupled with the shaft 6, they rotate together, and when the drive member 8 is decoupled from the shaft 6, the drive member 8 can rotate without driving the shaft 6.
La poulie 8 de l’équipement 2 est entraîné en rotation systématiquement lorsque la machine électrique 3 tourne. L’équipement 2 comporte un embrayage électromagnétique 9 agencé pour sélectivement coupler et découpler la poulie 8 et l’arbre 6 de l’équipement, comme on peut le voir sur la figure 3.The pulley 8 of the equipment 2 is rotated systematically when the electric machine 3 rotates. The equipment 2 comprises an electromagnetic clutch 9 arranged to selectively couple and decouple the pulley 8 and the shaft 6 of the equipment, as can be seen in FIG.
La machine électrique 3 comporte un premier organe d’entrainement 21 associé au moteur à combustion interne 4 et un deuxième organe d’entrainement 22 associé à l’équipement 2, les deux organes 21 et 22 pouvant être sélectivement solidarisés en rotation ou désolidarisés en rotation. Ces organes 21 et 22 sont rotatifs tous les deux autour de l’axe de rotation X2.The electric machine 3 comprises a first drive member 21 associated with the internal combustion engine 4 and a second drive member 22 associated with the equipment 2, the two members 21 and 22 being able to be selectively secured in rotation or disengaged in rotation . These members 21 and 22 are rotatable both around the axis of rotation X2.
Les deux organes d’entrainement 21 et 22 sont reliés entre eux par un embrayage électromagnétique 25 agencé pour sélectivement coupler et découpler les deux organes d’entrainement 21 et 22.The two drive members 21 and 22 are interconnected by an electromagnetic clutch 25 arranged to selectively couple and decouple the two drive members 21 and 22.
Les organes d’entrainement 21 et 22 comportent chacun une poulie.The driving members 21 and 22 each comprise a pulley.
La poulie 22 est solidaire de l’arbre 18 de la machine 3.The pulley 22 is integral with the shaft 18 of the machine 3.
La machine électrique 3 et le moteur à combustion 4 sont couplés par une première courroie de transmission 31, laquelle est montée sur la poulie 21.The electric machine 3 and the combustion engine 4 are coupled by a first transmission belt 31, which is mounted on the pulley 21.
La machine électrique 3 et l’équipement 2 sont couplés par une deuxième courroie de transmission 32, laquelle est montée sur la poulie 22 de la machine électrique 3.The electric machine 3 and the equipment 2 are coupled by a second transmission belt 32, which is mounted on the pulley 22 of the electric machine 3.
Les première et deuxième courroies de transmission 31 et 32 sont distinctes.The first and second transmission belts 31 and 32 are distinct.
Le moteur à combustion 4 comporte un organe d’entrainement 35, une poulie, coopérant avec la première courroie de transmission 31. Cette poulie 35 est solidaire de l’arbre 17 du moteur 4, comme illustré sur la figure 3.The combustion engine 4 comprises a drive member 35, a pulley, cooperating with the first transmission belt 31. This pulley 35 is integral with the shaft 17 of the engine 4, as illustrated in FIG.
On va maintenant décrire différents modes de fonctionnement du système 1.Different modes of operation of the system 1 will now be described.
En fonction de la mise en marche de l’air conditionné dans le véhicule, illustrée par l’étape de commande 40 sur la figure 2, différents cas de fonctionnement se présentent.Depending on the activation of the air conditioning in the vehicle, illustrated by the control step 40 in Figure 2, different cases of operation occur.
Lorsque l’étape commande 40 correspond à une désactivation (OFF) de l’air conditionné, à savoir le compresseur 2 est au repos, le moteur 4 et la machine 3 peuvent fonctionner sans entraîner le compresseur 2 (étape 41 de la figure 2). Ce mode sera décrit plus en détail en référence à la figure 5.When the control step 40 corresponds to a deactivation (OFF) of the conditioned air, namely the compressor 2 is at rest, the motor 4 and the machine 3 can operate without driving the compressor 2 (step 41 of FIG. 2) . This mode will be described in more detail with reference to FIG.
Lorsque la commande 40 correspond à une activation (ON) de l’air conditionné, à savoir le compresseur 2 est en marche, le moteur 4 et la machine 3 peuvent fonctionner en entraînant mécaniquement le compresseur 2. Dans un cas (étape 42), le moteur à combustion 4 est en marche, comme mieux décrit en référence à la figure 3. Dans l’autre cas (étape 43), le moteur à combustion interne 4 est à l’arrêt, comme décrit plus en détails à la figure 4.When the control 40 corresponds to an activation (ON) of the conditioned air, namely the compressor 2 is running, the motor 4 and the machine 3 can operate by mechanically driving the compressor 2. In one case (step 42), the combustion engine 4 is running, as better described with reference to Figure 3. In the other case (step 43), the internal combustion engine 4 is stopped, as described in more detail in Figure 4 .
Dans le mode de fonctionnement correspondant à l’étape 42, et en référence à la figure 3, le système 1 fonctionne de la manière suivante : - L’embrayage électromagnétique 25 est fermé de manière à ce que les deux organes d’entrainement 21 et 22 sont accouplés en rotation. - Le moteur à combustion 4 entraîne les deux organes d’entrainement 21 et 22 accouplés, l’organe d’entrainement 22 de la machine électrique 3 entraînant le compresseur 2 via la poulie 8 du compresseur 2, l’embrayage 9 étant fermé. Ainsi la machine électrique 3 fonctionne en alternateur et le compresseur 2 est en fonctionnement.In the operating mode corresponding to step 42, and with reference to FIG. 3, the system 1 operates as follows: the electromagnetic clutch 25 is closed so that the two drive members 21 and 22 are coupled in rotation. - The combustion engine 4 drives the two drive members 21 and 22 coupled, the drive member 22 of the electric machine 3 driving the compressor 2 via the pulley 8 of the compressor 2, the clutch 9 being closed. Thus, the electric machine 3 operates as an alternator and the compressor 2 is in operation.
Dans le mode de fonctionnement correspondant à l’étape 43, et en référence à la figure 4, le système 1 fonctionne de la manière suivante : - Le moteur à combustion 4 est à l’arrêt, par exemple dans une phase d’arrêt automatique, - La machine électrique 3 fonctionne en mode moteur, et l’embrayage 25 entre les deux organes d’entrainement 21 et 22 de la machine est ouvert, les deux organes d’entrainement 21 et 22 étant ainsi désaccouplés, - Sur la machine 3, l’organe d’entrainement 22 entraîne l’arbre 6 du compresseur 2 via la courroie 32 et l’embrayage 9 fermé, et l’organe d’entrainement 21 désaccouplé n’entraine pas le moteur à combustion 4. Ainsi le compresseur 2 est en fonctionnement alors que le moteur à combustion 4 est à l’arrêt.In the operating mode corresponding to step 43, and with reference to FIG. 4, the system 1 operates in the following manner: the combustion engine 4 is at a standstill, for example in an automatic stopping phase - The electric machine 3 operates in motor mode, and the clutch 25 between the two drive members 21 and 22 of the machine is open, the two drive members 21 and 22 thus being uncoupled, - On the machine 3 , the drive member 22 drives the shaft 6 of the compressor 2 via the belt 32 and the clutch 9 is closed, and the uncoupled drive member 21 does not drive the combustion engine 4. Thus the compressor 2 is in operation while the combustion engine 4 is at a standstill.
Dans le mode de fonctionnement correspondant à l’étape 41, et en référence à la figure 5, le système 1 fonctionne de la manière suivante : - Le moteur à combustion 4 est en fonctionnement et entraîne la machine électrique 3 qui agit en alternateur, - L’embrayage 25 sur la machine électrique est fermé de sorte que la poulie 21 en rotation entraîne la poulie 22 en rotation, ces poulies 21 et 22 étant solidarisées par l’embrayage 25, - L’embrayage 9 sur le compresseur 2 est ouvert de sorte que la poulie 8 sur le compresseur 2 tourne sans entraîner l’arbre rotatif 6 du compresseur. Ainsi le compresseur 2 est à l’arrêt.In the operating mode corresponding to step 41, and with reference to FIG. 5, the system 1 operates as follows: the combustion engine 4 is in operation and drives the electric machine 3 which acts as an alternator; The clutch 25 on the electric machine is closed so that the pulley 21 in rotation drives the pulley 22 in rotation, these pulleys 21 and 22 being secured by the clutch 25, - The clutch 9 on the compressor 2 is open from so that the pulley 8 on the compressor 2 rotates without driving the rotary shaft 6 of the compressor. Thus the compressor 2 is stopped.
Le système 1 comporte : - outre la machine électrique 3, - un circuit de refroidissement 50 de la machine agencé pour refroidir cette machine 3 et/ou une électronique de puissance, non représentée, associée à cette machine, ce circuit de refroidissement 50 étant connecté à un dispositif de climatisation 51, encore appelé dispositif d’air conditionné, du véhicule. L’électronique de puissance peut par exemple être un onduleur associé à la machine 3.The system 1 comprises: - besides the electric machine 3, - a cooling circuit 50 of the machine arranged to cool the machine 3 and / or a power electronics, not shown, associated with this machine, this cooling circuit 50 being connected an air conditioning device 51, also called air conditioning device, of the vehicle. The power electronics may for example be an inverter associated with the machine 3.
Il est possible d’accroître la puissance électrique de la machine électrique 3 car cette machine bien refroidie peut produire davantage de puissance électrique.It is possible to increase the electrical power of the electric machine 3 because this well cooled machine can produce more electrical power.
Le dispositif de climatisation 51 comporte outre le circuit de refroidissement 50 de la machine électrique, un circuit de ventilation 52 agencé pour ventiler sélectivement de l’air chaud ou de l’air froid dans l’habitacle.The air conditioning device 51 comprises in addition to the cooling circuit 50 of the electric machine, a ventilation circuit 52 arranged to selectively ventilate hot air or cold air in the passenger compartment.
Le circuit de refroidissement 50 de la machine électrique et le circuit de ventilation 52 de l’habitacle sont agencés pour utiliser le même compresseur 2 du dispositif de climatisation 51.The cooling circuit 50 of the electric machine and the ventilation circuit 52 of the passenger compartment are arranged to use the same compressor 2 of the air conditioning device 51.
Le circuit de refroidissement 50 de la machine et le circuit de ventilation 52 sont reliés en série.The cooling circuit 50 of the machine and the ventilation circuit 52 are connected in series.
Le dispositif de climatisation 51 utilise un fluide caloporteur capable de changer d’état, notamment d’un état gazeux vers un état liquide et inversement.The air conditioning device 51 uses a heat transfer fluid capable of changing its state, in particular from a gaseous state to a liquid state and vice versa.
Le dispositif de climatisation 51 comporte un condenseur 55 à travers lequel peut circuler le fluide caloporteur, ce condenseur 55 étant agencé pour condenser le fluide caloporteur de l’état gazeux à l’état liquide.The air conditioning device 51 comprises a condenser 55 through which the heat transfer fluid can circulate, this condenser 55 being arranged to condense the heat transfer fluid from the gaseous state to the liquid state.
Le dispositif de climatisation 51 comporte un évaporateur 56 à travers lequel peut circuler le fluide caloporteur, cet évaporateur étant agencé pour évaporer le fluide caloporteur de l’état liquide à l’état gazeux.The air conditioning device 51 comprises an evaporator 56 through which the heat transfer fluid can circulate, this evaporator being arranged to evaporate the coolant from the liquid state to the gaseous state.
Le dispositif de climatisation 51 comporte un vanne d’expansion 57 à travers lequel peut circuler le fluide caloporteur, cette vanne d’expansion étant agencé pour expanser le fluide caloporteur qui est à l’état liquide, la température du fluide caloporteur chutant alors.The air conditioning device 51 comprises an expansion valve 57 through which the heat transfer fluid can circulate, this expansion valve being arranged to expand the heat transfer fluid which is in the liquid state, the temperature of the heat transfer fluid then falling.
Le dispositif de climatisation est agencé pour permettre de refroidir le fluide caloporteur à une température inférieure à 10°C, notamment inférieure à 5°C.The air conditioning device is arranged to allow cooling of the coolant at a temperature below 10 ° C, especially below 5 ° C.
Le circuit de refroidissement 50 de la machine est agencé pour refroidir la machine également lorsque la machine fonctionne en alternateur, cette machine étant alors entraînée par le moteur à combustion interne du véhicule.The cooling circuit 50 of the machine is arranged to cool the machine also when the machine operates as an alternator, this machine being then driven by the internal combustion engine of the vehicle.
Le fluide caloporteur à l’état gazeux après sa sortie de la machine 3 est comprimé par le compresseur 2, ce qui augmente la pression et la température du fluide.The heat transfer fluid in the gaseous state after its exit from the machine 3 is compressed by the compressor 2, which increases the pressure and the temperature of the fluid.
En circulant entre le compresseur 2 et le condenseur 55, le gaz refroidit légèrement au contact de la canalisation entre le compresseur 2 et le condenseur 55.While circulating between the compressor 2 and the condenser 55, the gas cools slightly in contact with the pipe between the compressor 2 and the condenser 55.
Puis le fluide caloporteur passe successivement à travers le condenseur 55, la vanne d’expansion 57 et l’évaporateur 56.Then the heat transfer fluid passes successively through the condenser 55, the expansion valve 57 and the evaporator 56.
Ensuite le fluide caloporteur à l’état gazeux refroidit la machine 3 et ce fluide est chauffé par la machine 3 par échange thermique.Then the heat transfer fluid in the gaseous state cools the machine 3 and this fluid is heated by the machine 3 by heat exchange.
Comme on peut le voir sur la figure 6, la machine 3 comporte un carter 60 dans lequel est logé un stator 61 de la machine 3. Un rotor 62 est prévu de manière connue, rotatif autour de l’axe X2.As can be seen in Figure 6, the machine 3 comprises a casing 60 in which is housed a stator 61 of the machine 3. A rotor 62 is provided in known manner, rotating about the axis X2.
Le carter 60 comporte un canal 65 pour le passage de fluide caloporteur qui permet d’évacuer des calories en provenance de la machine 3, et particulièrement du stator 61.The casing 60 comprises a channel 65 for the passage of heat transfer fluid which allows the removal of calories from the machine 3, and particularly the stator 61.
Ce canal 65 peut par exemple être annulaire, et s’étendre autour du stator 61.This channel 65 may for example be annular, and extend around the stator 61.
Ce canal 65 fait partie du circuit de refroidissement 50 de la machine 3.This channel 65 is part of the cooling circuit 50 of the machine 3.
Un canal distinct du carter peut, en variante, être prévu. Par exemple un tel canal peut être réalisé à l’aide d’un tube ou plusieurs tubes dédiés.A separate channel of the housing may, alternatively, be provided. For example, such a channel can be made using a tube or several dedicated tubes.
Dans l’exemple qui vient d’être décrit, le système permet uniquement de refroidir.In the example just described, the system only allows to cool.
On a représenté sur les figures 7 et 8 un système selon une variante de l’invention, qui permet de refroidir et de chauffer sélectivement l’habitacle, en fonction des besoins, par exemple en fonction de ce que commande le conducteur du véhicule.FIGS. 7 and 8 show a system according to a variant of the invention, which allows the cabin to be selectively cooled and heated, depending on the requirements, for example as a function of the control of the driver of the vehicle.
Le dispositif de climatisation 51 comporte une vanne d’inversion 70 connectée de manière fluidique à une sortie 71 du compresseur 2 de manière à diriger le fluide réchauffé issu du compresseur sélectivement vers le condenseur 55 ou le circuit de ventilation 52.The air conditioning device 51 comprises an inversion valve 70 fluidly connected to an outlet 71 of the compressor 2 so as to direct the heated fluid coming from the compressor selectively towards the condenser 55 or the ventilation circuit 52.
Le circuit de ventilation est agencé pour ventiler dans l’habitacle de l’air chauffé par le fluide caloporteur via l’évaporateur 56, lorsque la vanne d’inversion 70 dirige le fluide caloporteur issu du compresseur 2 directement vers le circuit de ventilation 52 sans passer par le condenseur 55, comme cela est le cas de la figure 8.The ventilation circuit is arranged to ventilate in the passenger compartment the air heated by the heat transfer fluid via the evaporator 56, when the inversion valve 70 directs the heat transfer fluid from the compressor 2 directly to the ventilation circuit 52 without pass through the condenser 55, as is the case of Figure 8.
Le circuit de ventilation est agencé pour ventiler de l’air refroidi dans l’habitacle via l’évaporateur 56, lorsque la vanne d’inversion 70 dirige le fluide caloporteur issu du compresseur 2 directement vers le condenseur 55, comme cela est le cas de la figure 7.The ventilation circuit is arranged to ventilate cooled air in the passenger compartment via the evaporator 56, when the inversion valve 70 directs the heat transfer fluid from the compressor 2 directly to the condenser 55, as is the case with Figure 7.
Dans le fonctionnement de la figure 7, à savoir le refroidissement de l’habitacle, le cycle thermodynamique est analogue à celui de la figure 1.In the operation of Figure 7, namely the cooling of the passenger compartment, the thermodynamic cycle is similar to that of Figure 1.
Dans le fonctionnement de la figure 8, à savoir le chauffage de l’habitacle, la vanne d’inversion 70 permet de faire accomplir au fluide caloporteur un chemin inverse de celui de la figure 7.In the operation of FIG. 8, namely the heating of the passenger compartment, the inversion valve 70 makes it possible for the heat transfer fluid to perform a path opposite to that of FIG. 7.
Dans ce cas, le fluide passe d’abord dans l’évaporateur 56 puis à travers la vanne d’expansion 57, puis à travers le condenseur 55 pour arriver dans la machine 3 pour la refroidir.In this case, the fluid first goes into the evaporator 56 and then through the expansion valve 57, then through the condenser 55 to get into the machine 3 to cool.
La vanne d’expansion 57 est agencée pour permettre d’expanser le fluide que ce fluide la traverse la vanne dans un sens ou un autre. Par exemple, la vanne d’expansion 57 peut être formée par deux éléments de vanne d’expansion agissant chacun pour un sens de circulation de fluide.The expansion valve 57 is arranged to allow the fluid to expand as this fluid passes through the valve in one direction or another. For example, the expansion valve 57 may be formed by two expansion valve members each acting for a direction of fluid flow.
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