FR3077235A1 - Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile - Google Patents

Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile Download PDF

Info

Publication number
FR3077235A1
FR3077235A1 FR1850794A FR1850794A FR3077235A1 FR 3077235 A1 FR3077235 A1 FR 3077235A1 FR 1850794 A FR1850794 A FR 1850794A FR 1850794 A FR1850794 A FR 1850794A FR 3077235 A1 FR3077235 A1 FR 3077235A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
storage device
electrical storage
vehicle
electrical
initial temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1850794A
Other languages
English (en)
Inventor
Mohamed Yahia
Stefan Karl
Roland Akiki
Jin-Ming Liu
Bertrand NICOLAS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority to FR1850794A priority Critical patent/FR3077235A1/fr
Publication of FR3077235A1 publication Critical patent/FR3077235A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage électrique d'un véhicule tracté au moins en partie par un moteur électrique, le traitement thermique étant opéré au moins en partie par un circuit de fluide réfrigérant configuré pour réaliser le traitement thermique de l'habitacle et du dispositif de stockage électrique. Le procédé selon l'invention comprend : - une étape (100) de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique, - une étape (200) de détermination d'une température initiale requise pour le dispositif de stockage électrique au début d'une opération de charge de celui-ci , - une étape (600) de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique afin que celui-ci atteigne la température initiale au début de l'opération de charge

Description

Le domaine de la présente invention est celui du traitement thermique de différentes zones ou composants d'un véhicule automobile. La présente invention se rapporte plus précisément au traitement thermique de l'habitacle d'un tel véhicule et au traitement thermique d'un dispositif de stockage électrique de ce véhicule. La présente invention trouve une application privilégiée, mais non exclusive, dans le domaine des véhicules automobiles tractés au moins en partie par un moteur électrique.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant utilisé pour chauffer ou refroidir différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu d’utiliser ce circuit de fluide réfrigérant pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit et, ainsi, établir et/ou maintenir un niveau de température prédéfini au sein de cet habitacle.
Dans une autre application, il est connu d’utiliser un tel circuit pour refroidir un dispositif de stockage électrique du véhicule, ce dispositif de stockage électrique étant utilisé notamment pour fournir une énergie à un moteur électrique capable de mettre en mouvement le véhicule. Le circuit de fluide réfrigérant fournit alors l’énergie capable de refroidir le dispositif de stockage électrique pendant son utilisation en phases de roulage. Le circuit de fluide réfrigérant est ainsi dimensionné pour refroidir ce dispositif de stockage électrique pour des températures qui restent modérées.
Il est également connu de charger le dispositif de stockage électrique du véhicule en le raccordant pendant plusieurs heures au réseau électrique domestique. Cette technique de charge permet de maintenir la température du dispositif de stockage électrique en dessous d’un certain seuil, ce qui permet de se passer de tout système de refroidissement du dispositif de stockage électrique.
Une nouvelle technique de charge a fait son apparition récemment, visant à charger le dispositif de stockage électrique en un temps maximum de vingt à trente minutes. Elle consiste à charger le dispositif de stockage électrique sous une tension et un ampérage élevés. Cette charge rapide implique un échauffement du dispositif de stockage électrique qu’il convient de traiter. Par ailleurs, il faut considérer la possibilité que les occupants du véhicule restent à l’intérieur de ce dernier pendant tout ou partie du temps de charge mentionné ci-dessus. Il faut alors également traiter thermiquement l’habitacle pendant cette charge rapide, afin de maintenir des conditions de confort acceptables par les occupants, notamment quand la température extérieure au véhicule dépasse 35 °C. Ces deux demandes en refroidissement impliquent un dimensionnement du système qui le rend peu compatible avec les contraintes des véhicules automobiles actuels.
Le problème technique réside donc dans la capacité simultanée à dissiper les calories générées par le dispositif de stockage électrique pendant la charge rapide et à maintenir un niveau de refroidissement sensiblement constant dans l’habitacle, tout en limitant la consommation et/ou l’encombrement d’un système capable de remplir simultanément ces deux fonctions.
L’invention s’inscrit dans ce contexte et propose une solution technique qui concourt à l’atteinte de ces objectifs, c’est-à-dire maintenir le dispositif de stockage électrique en-dessous d’une température seuil pendant une phase de charge rapide tout en maintenant par exemple les performances de traitement thermique et, notamment, de refroidissement, de l'habitacle attendues par l'occupant du véhicule.
Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage électrique d'un véhicule tracté au moins en partie par un moteur électrique, le traitement thermique étant opéré au moins en partie par un circuit de fluide réfrigérant configuré pour réaliser le traitement thermique de l'habitacle et du dispositif de stockage électrique, le procédé comprenant :
- une étape de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique,
- une étape de détermination d'une température initiale requise pour le dispositif de stockage électrique au début d'une opération de charge de celui-ci,
- une étape de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique afin que celui-ci atteigne la température initiale au début de l'opération de charge.
Selon différents types de véhicules auxquels l'invention s'applique, le dispositif de stockage électrique peut être constitué d'une batterie ou d'un ensemble de batteries.
On entend par phase de charge rapide du dispositif de stockage électrique une opération d'apport extérieur d'énergie à ce dernier, réalisée par une station de charge statique délivrant, par exemple, un courant d'une intensité supérieure à environ 400 Ampères sous une tension supérieure à environ 800 Volts pendant toute la durée de la charge. Il s'agit donc d'une station de charge configurée pour réaliser une charge dite rapide, c'est-à-dire en une durée maximale de l'ordre de trente minutes environ.
Selon l'invention, l'étape de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique comprend une première sous-étape de mesure de l'énergie stockée au sein de dispositif de stockage électrique. Avantageusement, cette mesure est réalisée par un module de contrôle et de mesure du dispositif de stockage électrique, à des intervalles de temps, réguliers ou non, préalablement définis.
L'étape de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique comprend avantageusement également une deuxième sous-étape de comparaison de l'énergie stockée dans le dispositif de stockage électrique avec une valeur seuil d'énergie préalablement définie. Le besoin en charge est défini lorsque l'énergie stockée au sein du dispositif de stockage électrique est inférieure à la valeur seuil précitée. A titre d'exemple non limitatif, la valeur seuil pourra être fixée à quelques pourcents ou quelques dizaines de pourcents de l'énergie totale que le dispositif de stockage électrique peut stocker, par exemple 30% : le besoin en charge sera alors défini lorsque l'énergie stockée dans le dispositif de stockage électrique est inférieure à 30% de l'énergie totale que ce dispositif de stockage électrique peut accumuler.
La température initiale est la température à laquelle le dispositif de stockage électrique doit se trouver au début de l'opération de charge pour que, à l'issue de cette opération de charge, la température du dispositif de stockage électrique ne dépasse pas une température maximale admissible préalablement définie. En effet, l'apport d'énergie réalisé lors de l'opération de charge conduit à un échauffement du dispositif de stockage électrique, échauffement qu'il est nécessaire de limiter afin d'éviter tout endommagement de ce dispositif de stockage électrique et toute dégradation de ses performances. La température maximale admissible précitée est donc définie sur la base de la température maximale au-delà de laquelle le dispositif de stockage électrique et/ou ses performances se dégradent. Avantageusement, un coefficient de sécurité, par exemple de l'ordre de quelques degrés Celsius, est appliqué à une température critique pour définir la température maximale admissible précitée.
L'étape de pré-conditionnement thermique consiste en un surrefroidissement du dispositif de stockage électrique préalablement à l'opération de charge. Plus précisément, cette étape de pré-conditionnement thermique consiste à porter le dispositif de stockage électrique à une température inférieure à la température de refroidissement du dispositif de stockage électrique au moment où le besoin en charge est défini. A titre d'exemples non limitatifs, la température de refroidissement du dispositif de stockage électrique au moment où le besoin en charge est défini est, notamment, fonction de la température extérieure, de la vitesse de déplacement du véhicule, du trafic, des consommations électriques diverses du véhicule (par exemple pour le traitement thermique de l'habitacle ou pour l'utilisation de dispositifs auxiliaires tels que système de guidage par satellite, éclairage/signalisation du véhicule), etc ...
En d'autres termes, l'étape de pré-conditionnement thermique a pour conséquence d'apporter au dispositif de stockage électrique, avant l'opération de charge, un excédent de frigories par rapport aux frigories qui seraient nécessaires, dans les conditions de conduite considérées (vitesse de déplacement du véhicule, température extérieure, confort de l'habitacle, utilisation de dispositifs électriques auxiliaires au sein du véhicule, etc ...), pour refroidir le dispositif de stockage électrique entre le moment auquel le besoin en charge est confirmé et le moment auquel le véhicule atteint la station de charge la plus proche. Pour mémoire, on désigne sous le terme de frigorie toute quantité d'énergie fournie ou utilisée pour abaisser la température, par exemple, du dispositif de stockage électrique ou de l'habitacle du véhicule.
Cet excédent de frigories constitue une réserve de frigories, utilisée lors de l'opération de charge pour refroidir le dispositif de stockage électrique, réduisant ainsi d'autant la demande en puissance frigorifique envers le circuit de fluide réfrigérant du véhicule mis en œuvre pour réaliser ce refroidissement. En d'autres termes, lors de l'opération de charge du dispositif de stockage électrique, une partie de la puissance frigorifique du circuit de fluide réfrigérant peut être, grâce à la réserve de frigories précitée, consacrée, notamment, au maintien d'un confort prédéfini au sein de l'habitacle du véhicule, là où, sans la réserve de frigories constituée lors de l'étape de pré-conditionnement thermique précitée et stockée dans le dispositif de stockage électrique, la totalité de la puissance frigorifique du circuit de fluide réfrigérant serait consacrée au refroidissement du dispositif de stockage électrique.
L'étape de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique a donc pour conséquence directe de permettre notamment le maintien du traitement thermique de l'habitacle du véhicule tout au long de l'opération de charge du dispositif de stockage électrique. L'invention atteint donc bien ainsi le but qu'elle s'était fixé, à savoir maintenir le dispositif de stockage électrique endessous d’une température seuil pendant l'opération de charge rapide tout en maintenant les performances de refroidissement de l'habitacle attendues par l'occupant du véhicule.
Avantageusement, l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- la détermination de la température initiale prend en compte une inertie thermique du dispositif de stockage électrique, c'est-à-dire une capacité de ce dispositif à stocker des calories et/ou à évacuer des calories au cours du temps, indépendamment de tout dispositif extérieur de chauffage ou de refroidissement. En effet, comme il a été indiqué précédemment, la température initiale, c'est-à dire la température requise pour le dispositif de stockage électrique au début de l'opération de charge, est définie par rapport à une température finale que le dispositif de stockage électrique atteindra à la fin de l'opération de charge, pour que cette température finale soit inférieure à la température maximale admissible précédemment définie. Il est donc important, afin de réaliser une détermination juste et fiable de la température initiale recherchée, de prendre en compte, dans la détermination de cette température initiale, le plus grand nombre possible de paramètres qui gouvernent l'évolution de la température du dispositif de stockage électrique pendant l'opération de charge. L'inertie thermique du dispositif de stockage électrique est donc un paramètre important, en ce sens qu'il permet de connaître la quantité de calories que le dispositif de stockage électrique peut accumuler, indépendamment de tout dispositif extérieur de refroidissement, préalablement à l'opération de charge rapide,
- la détermination de la température initiale précédemment définie prend en compte la puissance frigorifique du circuit de fluide réfrigérant du véhicule, c'està-dire la capacité de ce circuit à générer une puissance frigorifique durant la phase de charge rapide,
- la détermination de la température initiale prend en compte les conditions climatiques prévues au moment de l'opération de charge. A titre d'exemple non exclusif, le véhicule peut recevoir, par un système embarqué ou par un dispositif extérieur, une information de la température ambiante à l'endroit de la station de charge, température ambiante qui pourra être prise en compte dans la détermination de la température initiale recherchée,
- la détermination de la température initiale peut prendre en compte une capacité de refroidissement du dispositif de stockage électrique durant une phase de charge, notamment une phase de charge rapide,
- la détermination de la température initiale prend en compte la durée de l'opération de charge, et éventuellement les caractéristiques de la station de charge en termes de voltage et d’ampérage, c'est-à-dire l'énergie thermique à dissiper pendant cette opération de charge rapide. En effet, réchauffement du dispositif de stockage électrique lors de l'opération de charge sera d'autant plus important que la durée de l'opération de charge sera faible. Ce paramètre est avantageusement à considérer en combinaison avec l'inertie thermique du dispositif de stockage électrique,
- le procédé selon l'invention comprend une étape de calcul de la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique. La puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique est le produit de l'énergie disponible au sein de ce dernier par le temps estimé que le véhicule mettra à atteindre la station de charge la plus proche,
- la détermination de la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique prend ainsi en compte une distance entre le véhicule et la station de charge la plus proche. Cette distance peut, par exemple, être connue au moyen d'un dispositif embarqué de géolocalisation du véhicule par satellite. Cette distance est avantageusement utilisée en particulier pour le calcul du temps estimé que le véhicule mettra à atteindre la station de charge la plus proche, ce temps étant, à son tour, utilisé pour différents calculs de puissances réalisés dans le cadre du procédé selon l'invention,
- le calcul de la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique prend en compte une puissance électrique nécessaire à la traction du véhicule jusqu'à la station de charge visée. La puissance électrique nécessaire à la traction du véhicule jusqu'à la station de charge visée est le produit du temps, précédemment estimé, que le véhicule mettra à atteindre cette station de charge, par l'énergie que le moteur électrique utilisé pour la traction du véhicule devra fournir pour que le véhicule atteigne cette station de charge,
- le calcul de la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique prend en compte une puissance électrique nécessaire au maintien d'un confort thermique prédéfini au sein de l'habitacle du véhicule pendant le temps nécessaire pour atteindre la station de charge ou, en d'autres termes, nécessaire au traitement thermique de l'habitacle du véhicule jusqu’à l’arrivée à cette station. On entend ici par traitement thermique l'ensemble des opérations ayant pour résultat d'établir et/ou de maintenir, par exemple, un niveau de température et/ou un niveau de ventilation prédéfinis au sein de cet habitacle,
- le calcul de la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique prend en compte une puissance électrique nécessaire à l'ensemble des opérations auxiliaires à la conduite et au traitement thermique de l'habitacle et consommant une partie de l'énergie électrique stockée dans le dispositif de stockage électrique : à titre d'exemples non limitatifs, il peut s'agir de l'utilisation d'appareils auxiliaires tels que radio ou lecteur de musique, l'utilisation d'un dispositif de géolocalisation et de guidage du véhicule par satellite, l'éclairage intérieur de l'habitacle, l'éclairage extérieur et/ou la signalisation du véhicule, etc ... D'une manière plus générale, l'invention prévoit que le calcul de la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique prend en compte, outre la consommation d'énergie nécessaire au traitement thermique de l'habitacle du véhicule, toutes les opérations qui ne relèvent pas directement de la traction de ce dernier mais qui consomment de l'énergie électrique stockée dans le dispositif de stockage électrique, et ce jusqu'au moment où le véhicule atteint la station de charge visée,
- le calcul de la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique prend en compte la puissance électrique nécessaire au refroidissement du dispositif de stockage électrique jusqu'à ce que le véhicule atteigne la station de chargée visée. Il s'agit ici de la puissance électrique nécessaire au refroidissement du dispositif de stockage électrique dans les conditions considérées de roulage du véhicule, telles que, à titres d'exemples non limitatifs, la vitesse de déplacement du véhicule, la température ambiante extérieure, le trafic, etc ... Exprimé autrement, il s'agit ici de la puissance électrique nécessaire au refroidissement du dispositif de stockage électrique jusqu'à ce que le véhicule atteigne la station de charge visée, indépendamment de toute opération de préconditionnement thermique selon l'invention,
- le procédé selon l'invention comprend une étape de calcul de la puissance thermique requise pour que le dispositif de stockage électrique atteigne la température initiale, précédemment définie, lorsque le véhicule atteint la station de charge visée. Cette puissance thermique est le produit de l'énergie thermique requise pour que le dispositif de stockage électrique atteigne la température initiale lorsque le véhicule atteint la station de charge visée par le temps, préalablement estimé, que le véhicule mettra pour atteindre la station de charge visée. Le calcul de l'énergie thermique requise pour que le dispositif de stockage électrique atteigne la température initiale prend, notamment, en compte la capacité calorifique du dispositif de stockage électrique et la différence entre la température initiale et une température instantanée du dispositif de stockage électrique, mesurée, par exemple, en temps réel au sein du dispositif de stockage électrique, et/ou mesurée lorsque le besoin en charge de ce dernier est confirmé selon les critères définis précédemment,
- le procédé selon l'invention comprend une étape de comparaison entre la puissance électrique requise pour que le dispositif de stockage électrique atteigne la température initiale et la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique. Plus précisément, le résultat de cette comparaison conditionne la réalisation de l'étape de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique : l'étape de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique est effectuée si et seulement si la puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique est supérieure à la puissance électrique requise pour que le dispositif de stockage électrique atteigne la température initiale. Dans ce cas, l'invention prévoit qu'une partie de l'excédent de puissance électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique est utilisée pour augmenter temporairement la puissance frigorifique du circuit de fluide réfrigérant. Le dispositif de stockage électrique est ainsi porté à une température inférieure à celle que ce dernier présentait avant son préconditionnement thermique, constituant ainsi progressivement, avant que le véhicule atteigne la station de charge visée, la réserve de frigories précédemment évoquée,
- l'étape de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique met en œuvre une augmentation de la vitesse de rotation d'au moins un dispositif de compression du circuit de fluide réfrigérant du véhicule. A cette fin, le circuit de fluide réfrigérant comprend avantageusement au moins une branche principale comprenant au moins un échangeur de chaleur principal, ainsi qu’une ίο première branche et une deuxième branche qui s’étendent entre un point de divergence et un point de convergence et qui sont disposées en parallèle l'une de l'autre, la première branche comprenant au moins un premier organe de détente et un premier échangeur thermique configuré pour refroidir le dispositif de stockage électrique du véhicule, la deuxième branche comprenant au moins un deuxième organe de détente et un deuxième échangeur thermique configuré pour réaliser le traitement thermique de l'habitacle du véhicule.
Selon une première variante de réalisation, un seul dispositif de compression est agencé au sein de la branche principale du circuit de fluide réfrigérant, entre le point de convergence et l'échangeur de chaleur principal précité. Selon une autre variante de réalisation d'un tel circuit de fluide réfrigérant, un premier dispositif de compression est agencé au sein de la première branche du circuit, et un deuxième dispositif de compression, indépendant du premier dispositif de compression, est agencé au sein de la deuxième branche du circuit.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif, en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un logigramme présentant les différentes étapes du procédé selon l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation d'un circuit de fluide réfrigérant configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, et
- la figure 3 est une représentation schématique d'un deuxième exemple de réalisation d'un circuit de fluide réfrigérant configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Il faut tout d’abord noter que si les figures exposent l’invention de manière détaillée pour sa mise en œuvre, lesdites figures peuvent bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Il est également à noter que les mêmes éléments sont désignés par les mêmes repères sur l'ensemble des figures.
La figure 1 présente schématiquement les différentes étapes du procédé selon l'invention. Comme indiqué précédemment, le procédé selon l'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, aux véhicules automobiles tractés au moins en partie par un moteur électrique non représenté sur les figures.
Dans une première étape îoo, un besoin en charge d'un dispositif de stockage électrique, est défini. Le dispositif de stockage électrique il est schématiquement représenté sur les figures 2 et 3 qui illustrent respectivement un premier exemple et un deuxième exemple de réalisation d'un circuit 1 de fluide réfrigérant agencé dans un véhicule automobile dans lequel le procédé selon l'invention est mis en œuvre. La fonction principale du dispositif de stockage électrique 11 est d'accumuler, puis de restituer, une énergie électrique à un ou plusieurs moteurs qui mettent le véhicule en mouvement. Le dispositif de stockage électrique 11 consiste, par exemple, en un pack de batteries regroupant plusieurs cellules électriques configurées pour stocker un courant électrique.
Comme le montre la figure 1, l'étape 100 de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11 comprend avantageusement une première sous-étape 110 de mesure de l'énergie stockée au sein de dispositif de stockage électrique 11. Avantageusement, cette mesure est réalisée par un module de contrôle dédié, non représenté sur les figures, et elle est réalisée à des intervalles de temps, réguliers ou non, préalablement définis.
En référence à la figure 1, l'étape 100 de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11 comprend également une deuxième sousétape 120 de comparaison de l'énergie stockée dans le dispositif de stockage électrique 11 avec une valeur seuil 130 d'énergie, préalablement définie. Le besoin en charge est requis lorsque l'énergie stockée au sein du dispositif de stockage électrique 11, mesurée lors de la première sous-étape 110, est inférieure à la valeur seuil 130 précitée. A titre d'exemple non limitatif, la valeur seuil 130 pourra être fixée à quelques pourcents ou quelques dizaines de pourcents de l'énergie maximale ou totale que le dispositif de stockage électrique 11 peut stocker, par exemple 30%.
Lorsque le besoin d'une charge du dispositif de stockage électrique il est confirmé à l'issue de l'étape îoo précitée, le procédé selon l'invention prévoit, d'une part, la réalisation d'une étape 200 de détermination d'une température initiale 210, et, d'autre part, la réalisation d'une étape 400 de calcul d'une puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique 11.
La température initiale 210 est la température à laquelle le dispositif de stockage électrique 11 doit se trouver au début de l'opération de charge rapide pour que, à l'issue de cette opération de charge, la température finale 211 du dispositif de stockage électrique 11 ne dépasse pas une température maximale admissible 215 préalablement définie. Avantageusement, la température maximale admissible 215 précitée est sensiblement égale à une température maximale de fonctionnement 216 du dispositif de stockage électrique 11 à laquelle est appliquée un coefficient de sécurité de l'ordre, par exemple, de quelques degrés Celsius, la température maximale de fonctionnement 216 étant la température au-delà de laquelle le dispositif de stockage électrique 11 est endommagé et/ou voit ses performances se dégrader.
Il convient de rappeler ici que l'opération de charge dans le cadre de laquelle le procédé selon l'invention est plus précisément mis en œuvre est une opération de charge dite rapide, c'est-à-dire que sa durée maximale est de l'ordre de trente minutes et qu'elle consiste à alimenter, pendant cette période, le dispositif de stockage électrique 11 avec un courant dont l'intensité est supérieure à environ 400 Ampères sous une tension supérieure à environ 800 Volts. On comprend aisément que l'apport d'énergie réalisé lors d'une telle opération de charge conduit à un échauffement important du dispositif de stockage électrique 11, échauffement qu'il est nécessaire de limiter afin d'éviter tout endommagement du dispositif de stockage électrique 11 et/ou toute dégradation de ses performances. Il résulte de ce qui précède que la température initiale 210 est inférieure à une température instantanée 220 du dispositif de stockage électrique, par exemple mesurée en temps réel ou lors de l'étape 110 de détermination de l'énergie stockée au sein du dispositif de stockage électrique 11, ou à l'issue de l'étape 100, précédemment définie, lorsque le besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11 est confirmé.
Comme le montre la figure 1, l'étape 200 de détermination de la température initiale 210 prend en compte un certain nombre de grandeurs dont certaines sont caractéristiques du dispositif de stockage électrique 11 lui-même et dont d'autres dépendent plus particulièrement, par exemple, de l'environnement du véhicule ou du circuit de fluide réfrigérant 1 défini précédemment.
Plus précisément, selon l'invention, l'étape 200 de détermination de la température initiale 210 prend en compte la température instantanée 220 précédemment définie.
Par ailleurs, l'étape 200 de détermination de la température initiale 210 prend avantageusement en compte une inertie thermique 230 du dispositif de stockage électrique 11. L'inertie thermique 230 du dispositif de stockage électrique 11 est la capacité de ce dispositif à stocker des calories et/ou à évacuer des calories au cours du temps, indépendamment de tout dispositif extérieur de chauffage ou de refroidissement. Cette inertie thermique 230 est, notamment, fonction d'un ensemble de caractéristiques de conception du dispositif de stockage électrique 11, parmi lesquelles, à titre d'exemples non limitatifs : la masse du dispositif de stockage électrique 11, les matériaux utilisés pour le réaliser et leurs capacités calorifiques.
L'étape 200 de détermination de la température initiale 210 prend également avantageusement en compte une puissance 240 de refroidissement du dispositif de stockage électrique 11, ou, en d'autres termes, la puissance frigorifique du circuit 1 de fluide réfrigérant du véhicule, c'est-à-dire la capacité du circuit 1 de fluide réfrigérant à évacuer des calories contenues dans le dispositif de stockage électrique 11 pendant la durée de la phase de charge rapide.
Enfin, l'étape 200 de détermination de la température initiale 210 prend avantageusement en compte la durée 250 de l'opération de charge.
Il faut rappeler ici que la température initiale 210, c'est-à-dire la température que le dispositif de stockage électrique 11 doit atteindre au début de l'opération de charge, est définie en relation avec la température finale 211 que ce dispositif de stockage électrique 11 atteindra à la fin de l'opération de charge. Pour une température instantanée donnée 220 du dispositif de stockage électrique 11 lorsque le besoin en charge est confirmé à l'issue de l'étape 100 précédemment définie, l'inertie thermique 230 du dispositif de stockage électrique 11, la puissance 240 de refroidissement du circuit de fluide réfrigérant 1 mis en œuvre pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 pendant la phase de charge rapide, et la durée 250 de l'opération de charge sont des paramètres qui permettent d'estimer la température finale 211 que le dispositif de stockage électrique 210 atteindra à l'issue de l'opération de charge. Il résulte donc de ce qui précède que ces paramètres participent logiquement à la détermination de la température initiale 210 précédemment définie.
L'étape 200 de détermination de la température initiale 210 peut encore prendre en compte des limitations liées à la vitesse de rotation maximale du dispositif de compression du circuit de fluide réfrigérant acceptée au niveau de la station de charge rapide. Cette vitesse de rotation impacte directement la valeur de la puissance 240 de refroidissement du circuit de fluide réfrigérant 1 mis en œuvre pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 pendant la phase de charge rapide.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape 200 de détermination de la température initiale 210 prend en compte une température ou, plus généralement, des conditions climatiques 260 prévues au moment de la charge, c'est-à-dire la température ambiante à la station de charge visée. La température initiale 210 pourra alors être relevée, ce qui se traduira par une phase de préconditionnement réduite en durée ou en énergie consommée. La température initiale 210 que le dispositif de stockage électrique 11 devra présenter lorsque l'opération de charge débutera pourra donc, lorsque l'opération de charge se déroule à température ambiante basse, être supérieure à la température initiale 210 requise pour une opération de charge se déroulant à température ambiante élevée.
En référence à la figure 1, le procédé selon l'invention comprend, une fois le besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11 confirmé par l'étape 100, une étape 400 de calcul de la puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique 11. La puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique il est le produit de l'énergie disponible au sein de ce dernier par le temps 450 estimé que le véhicule mettra à atteindre la station de charge sélectionnée. Plus précisément, l'énergie électrique disponible au sein du dispositif de stockage électrique 11 est l'énergie électrique stockée dans ce dispositif, déduction faite de l'énergie électrique que le véhicule consommera jusqu'à ce qu'il atteigne la station de charge visée, indépendamment de toute considération relative à un besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11.
Le temps 450 estimé que le véhicule mettra à atteindre la station de charge visée est défini à partir d'une distance 420 estimée qui sépare le véhicule de la station de charge, et il prend avantageusement en compte, par exemple, les conditions de trafic entre l'emplacement du véhicule lorsque le besoin en charge est confirmé et la station de charge. La distance 420 ainsi que les conditions de trafic précitées peuvent, par exemple, être connues au moyen d'un dispositif embarqué de géolocalisation et de guidage du véhicule par satellite.
Selon l'invention, l'étape 400 de calcul de la puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique 11 prend en compte une puissance électrique 430 nécessaire à la traction du véhicule jusqu'à la station de charge. En effet, comme il a été évoqué précédemment, l'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les véhicules tractés au moins en partie par un ou plusieurs moteurs électriques. La puissance électrique 430 précitée est donc, ici, la puissance nécessaire pour alimenter le ou les moteurs électriques qui fournissent au véhicule l'énergie nécessaire à son déplacement. Il faut comprendre ici que le véhicule peut être totalement mis en mouvement par le ou les moteurs électriques précités, ou que le ou les moteurs électriques précités peuvent fournir une partie seulement de l'énergie nécessaire à la mise en mouvement du véhicule, une autre partie de l'énergie nécessaire à la mise en mouvement du véhicule étant, par exemple, fournie par un moteur thermique conventionnel.
En référence à la figure 1, l'invention prévoit également que l'étape 400 de calcul de la puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique prend en compte une puissance électrique 440 nécessaire au maintien d'un confort thermique prédéfini au sein de l'habitacle du véhicule, ainsi qu'une puissance électrique 460 nécessaire à la mise en œuvre de dispositifs auxiliaires à la conduite du véhicule.
L'étape 400 de calcul de la puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique 11 prend encore en compte la puissance électrique 470 nécessaire au refroidissement du dispositif de stockage électrique 11 jusqu'à ce que le véhicule atteigne la station de charge visée. La puissance électrique 470 nécessaire au refroidissement du dispositif de stockage électrique 11 est ici à comprendre comme la puissance nécessaire pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 indépendamment de l'opération de charge prévue.
Comme le montre la figure 1, le procédé selon l'invention comprend, outre les étapes 100, 200, 400, respectivement, de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11, de détermination d'une température initiale 210, et de calcul d'une puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique 11, une étape 300 de calcul de la puissance électrique 310 nécessaire pour que le dispositif de stockage électrique 11 atteigne la température initiale 210 précédemment définie lorsque le véhicule atteindra la station de charge visée.
Cette puissance électrique 310 dépend du temps 450 précédemment défini par l'énergie thermique requise pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 jusqu'à la température initiale 210 précédemment définie. Pour rappel, le temps 450 précédemment défini est le temps, par exemple estimé au moyen d'un dispositif embarque de géolocalisation et de guidage du véhicule, que le véhicule mettra à atteindre la station de charge visée.
L'énergie électrique requise pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 jusqu'à la température initiale 210 prend notamment en compte la masse 320 du dispositif de stockage électrique 11, la capacité calorifique 330 de celui-ci et l'écart 340 entre la température initiale 210 et la température instantanée 220, précédemment définie, du dispositif de stockage électrique 11. En tenant compte des performances du système de refroidissement, on détermine une puissance électrique supplémentaire, appelée puissance électrique 310 nécessaire pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 jusqu'à la température initiale 210, afin de refroidir le dispositif de stockage électrique il jusqu'à la température initiale 210.
Une fois définies la puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage électrique 11 et la puissance électrique 310 nécessaire pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 jusqu'à la température initiale 210, l'invention prévoit la réalisation d'une étape 500 de comparaison de ces deux grandeurs puis, en fonction du résultat de cette comparaison, la réalisation d'une étape 600 de préconditionnement thermique du dispositif de stockage électrique 11. Plus précisément, l'invention prévoit que l'étape 600 de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage 11 est réalisée si et seulement si la puissance électrique disponible 410 au sein du dispositif de stockage 11 est supérieure à la puissance électrique requise pour refroidir le dispositif de stockage électrique 11 jusqu'à la température initiale 210 précédemment définie.
Comme il a été décrit précédemment, l'étape 600 de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique 11 consiste en un surrefroidissement du dispositif de stockage électrique 11 préalablement à l'opération de charge durant le roulage par exemple, c'est-à-dire entre le moment où le besoin en charge est confirmé à l'issue de l'étape 100 de détermination d'un besoin en charge et le moment où le véhicule atteint la station de charge visée, c'est-à-dire encore, pendant le temps 450 précédemment défini.
Ce sur-refroidissement se traduit par l'apport, au dispositif de stockage électrique 11, d'un refroidissement supérieur au refroidissement qui découle de la puissance électrique 470, précédemment définie, nécessaire au refroidissement du dispositif de stockage électrique 11 jusqu'à ce que le véhicule atteigne la station de charge visée. En d'autres termes, ce sur-refroidissement se traduit par un apport supplémentaire de frigories au dispositif de stockage électrique 11 par rapport au strict besoin en frigories nécessaire pour réaliser le trajet jusqu’à la station de charge visée.
Le sur-refroidissement du dispositif de stockage électrique 11, réalisé lors de l'étape 600 de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage 11, se traduit donc par la constitution, au sein du dispositif de stockage électrique 11, d'une réserve de frigories. Cette dernière peut alors être utilisée lors de l'opération de charge pour refroidir le dispositif de stockage électrique il, réduisant d'autant la demande en puissance frigorifique envers le circuit de fluide réfrigérant 1 du véhicule pour l'opération spécifique de refroidissement du dispositif de stockage électrique il. Il s'ensuit que la partie de la puissance frigorifique du circuit de fluide réfrigérant remplacée par la réserve de frigories précitée peut alors être consacrée au maintien d'un confort thermique prédéfini au sein de l'habitacle du véhicule. Le procédé selon l’invention anticipe un besoin, réserve préalablement ce besoin et le stocke dans le dispositif de stockage électrique n, en utilisant l’inertie thermique de ce dispositif. Une fois branché, la température du dispositif de stockage va dériver lentement de la température initiale 210 à une température inférieure ou égale à la température maximale admissible 215.
Les figures 2 et 3 illustrent une boucle fermée configurée pour faire circuler en son sein un fluide réfrigérant, ce dernier pouvant être de nature sous-critique ou super-critique.
En référence à la figure 2, le circuit 1 comprend une branche principale 2, une première branche 4 et une deuxième branche 5 qui sont en série de la branche principale 2, de sorte à former un circuit fermé où un cycle thermodynamique prend place.
La première branche 4 et la deuxième branche 5 se séparent à un point de divergence 6 et se rejoignent à un point de convergence 7. Entre ces deux points, première branche 4 et deuxième branche 5 sont en parallèle, vue du fluide réfrigérant.
La branche principale 2 s’étend du point de convergence 7 jusqu’au point de divergence 6 et comprend un échangeur de chaleur principal 3 ainsi qu'un dispositif de compression 20. Au sein de la branche principale 2, le dispositif de compression 20 est agencé entre le point de convergence 7 et une entrée 30 du premier échangeur de chaleur 3.
Le dispositif de compression 20 est conçu pour comprimer le fluide réfrigérant entre une basse pression et une haute pression. Le dispositif de compression 20 met également en œuvre la circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit 1 de fluide réfrigérant. Le dispositif de compression 20 peut prendre la forme d’un compresseur électrique, c’est-à-dire un compresseur qui comprend un mécanisme de compression, un moteur électrique et éventuellement un contrôleur. Le mécanisme de compression est mis en rotation par le moteur électrique dont la vitesse de rotation est placée sous la dépendance du contrôleur, celui-ci pouvant être externe ou interne au dispositif de compression concerné.
L'échangeur de chaleur principal 3 est destiné à être traversé par le fluide réfrigérant et par un flux d’air extérieur. L'échangeur de chaleur principal 3 est le siège d’un échange de calories entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur et il peut être utilisé comme condenseur. Cet échangeur de chaleur principal 3 peut être installé en face avant du véhicule équipé du circuit 1 selon l’invention et il est dans cette situation traversé par le flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
La première branche 4 débute au point de divergence 6, se termine au point de convergence 7 et comprend successivement, entre ces deux points, un premier organe de détente 8 et un premier échangeur thermique 10. Le premier échangeur thermique 10 est ainsi interposé entre une sortie 29 du premier organe de détente 8 et le point de convergence 7, le premier organe de détente 8 étant disposé entre le point de divergence 6 et une entrée 44 du premier échangeur thermique 10. Ce premier échangeur thermique 10 est spécifiquement dédié au traitement thermique du dispositif de stockage électrique 11 précédemment défini.
Selon le mode de réalisation plus particulièrement illustré par la figure 2, le premier échangeur thermique 10 est associé thermiquement au dispositif de stockage électrique 11 via une boucle 50 de fluide caloporteur. On parle alors de traitement thermique indirect du dispositif de stockage électrique 11. Le fluide caloporteur capte ainsi les calories au niveau du dispositif de stockage électrique 11 et les transporte vers le premier échangeur thermique 10. Selon des modes de réalisation alternatifs, le premier échangeur thermique 10 échange directement des calories avec le dispositif de stockage électrique 11, par convection ou par conduction : on parle alors de traitement thermique direct du dispositif de stockage électrique 11.
Le premier organe de détente 8 agit sur une puissance thermique mise en œuvre par le premier échangeur thermique îo, en étant en mesure de faire varier cette puissance thermique de la puissance maximale du premier échangeur de chaleur îo à toutes puissances thermiques inférieures à cette puissance maximale, notamment en réduisant la section de passage du fluide réfrigérant dans le premier organe de détente 8. Le premier organe de détente 8 peut être indifféremment un détendeur thermostatique, un détendeur électronique, un orifice tube ou analogue.
La deuxième branche 5 débute au point de divergence 6, se termine au point de convergence 7 et comprend successivement un deuxième organe de détente 12 et un deuxième échangeur thermique 14. Le deuxième échangeur thermique 14 est ainsi interposé entre une sortie 34 du deuxième organe de détente 12 et le point de convergence 7, le deuxième organe de détente 12 étant disposé entre le point de divergence 6 et une entrée 45 du deuxième échangeur thermique 14.
Le deuxième échangeur thermique 14 est destiné à traiter thermiquement un flux d’air intérieur qui est destiné à être envoyé à l’intérieur de l’habitacle du véhicule. Le deuxième échangeur thermique 14 peut être installé à l’intérieur d’une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, non représentée sur la figure 2, qui coopère avec le circuit 1 de fluide réfrigérant, pour former un système de traitement thermique du véhicule automobile. Le deuxième échangeur thermique 14 peut alors être utilisé en tant qu’évaporateur pour refroidir le flux d’air intérieur qui est envoyé dans l’habitacle du véhicule.
Le deuxième organe de détente 12 agit sur une puissance thermique mise en œuvre par le deuxième échangeur thermique 14, en étant en mesure de faire varier cette puissance thermique pour plus ou moins refroidir le flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle, notamment par une réduction de la section de passage du fluide réfrigérant dans le deuxième organe de détente 12. Le deuxième organe de détente 12 peut être indifféremment un détendeur thermostatique, un détendeur électronique, un orifice tube ou analogue.
Pour réaliser l'étape 600 de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique 11, l'invention prévoit que la vitesse de rotation du dispositif de compression 20 est augmentée, entre le moment où le besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11 est confirmé à l'issue de l'étape 100 de détermination d’un besoin en charge et le moment où le véhicule atteint la station de charge visée, c'est-à-dire pendant la durée 450 précédemment définie. L'augmentation de la vitesse de rotation du dispositif de compression 20 a pour résultat une augmentation de la puissance frigorifique du circuit 1 de fluide réfrigérant. Afin de maintenir à un niveau constant la puissance thermique consommée au sein de la deuxième branche 5, la section de passage du deuxième organe de détente 12 pourra, par exemple, être réduite. Il résulte alors de ce qui précède que le surplus de puissance frigorifique développée par le cycle thermodynamique réalisé au sein du circuit 1 de fluide réfrigérant sera dirigé vers la première branche 4 de ce circuit, c'est-à-dire vers le dispositif de stockage électrique 11, réalisant ainsi le sur-refroidissement recherché.
La figure 3 illustre un deuxième exemple de réalisation d'un circuit 1 de fluide réfrigérant pouvant être utilisé pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention. On retrouve notamment, selon ce deuxième exemple de réalisation, une branche principale 2, une première branche 4 et une deuxième branche 5, un point de divergence 6 et un point de convergence 7, un premier organe de détente 8 et un premier échangeur thermique 10, un deuxième organe de détente 12 et un deuxième échangeur thermique 14, et on se reportera à leur description réalisée en rapport avec la figure 2.
Selon l'exemple de réalisation plus particulièrement illustré par la figure 3, le fluide réfrigérant est ici mis en circulation par un premier dispositif de compression 9 et/ou par un deuxième dispositif de compression 13. Comme il a été évoqué précédemment, l’un et/ou l’autre de ces dispositifs de compression peuvent prendre la forme d’un compresseur électrique, c’est-à-dire un compresseur qui comprend un mécanisme de compression, un moteur électrique et éventuellement un contrôleur. Le mécanisme de compression est mis en rotation par le moteur électrique dont la vitesse de rotation est placée sous la dépendance du contrôleur, celui-ci pouvant être externe ou interne au dispositif de compression concerné.
Par ailleurs, en référence à la figure 3, première branche 4 et deuxième branche 5 du circuit 1 de fluide réfrigérant sont ici en parallèle entre elles et en série de la branche principale 2.
La première branche 4 débute au point de divergence 6, se termine au point de convergence 7 et comprend successivement le premier organe de détente 8, le premier échangeur thermique 10 précités et le premier dispositif de compression 9 du fluide réfrigérant. Le premier échangeur thermique 10 est ainsi interposé entre la sortie 29 du premier organe de détente 8 et l’entrée 30 du premier dispositif de compression 9, le premier organe de détente 8 étant disposé entre le point de divergence 6 et l’entrée 44 du premier échangeur thermique 10.
Le premier dispositif de compression 9 comprend une entrée 30 qui est raccordée à une sortie 32 du premier échangeur thermique 10, ainsi qu’une sortie 31 raccordée au point de convergence 7.
La première branche 4 du circuit 1 comprend également une portion 33 qui s’étend entre le premier échangeur thermique 10, plus particulièrement sa sortie 32, et le premier dispositif de compression 9, notamment son entrée 30.
La deuxième branche 5 débute au point de divergence 6, se termine au point de convergence 7 et comprend successivement le deuxième organe de détente 12 et le deuxième échangeur thermique 14 précités, un dispositif 36 d’accumulation de fluide réfrigérant et le deuxième dispositif de compression 13 du fluide réfrigérant. Le deuxième échangeur thermique 14 et le dispositif d’accumulation 36 sont ainsi interposés entre la sortie 34 du deuxième organe de détente 12 et une entrée 35 du deuxième dispositif de compression 13, le deuxième échangeur thermique 14 étant disposé entre la sortie 34 du deuxième organe de détente 12 et une entrée 36' du dispositif d'accumulation 36. Le dispositif d’accumulation 36 peut prendre la forme d’un accumulateur, où la phase liquide contenue dans le fluide réfrigérant s’accumule dans l’accumulateur, et où la phase gazeuse de ce même fluide réfrigérant est aspirée par le deuxième dispositif de compression 13. Alternativement, le dispositif d’accumulation 36 peut être une bouteille déshydratante qui peut avantageusement être intégrée à l’échangeur de chaleur principal 3.
Le deuxième dispositif de compression 13 comprend son entrée 35 qui est raccordée à une sortie 37 du dispositif d’accumulation 36, ainsi qu’une sortie 38 raccordée au point de convergence 7.
La deuxième branche 5 du circuit 1 comprend également une portion 39 qui s’étend entre le deuxième échangeur thermique 14, plus particulièrement sa sortie 40, et le deuxième dispositif de compression 13, notamment son entrée 35. Le dispositif d’accumulation 36 peut être disposé dans cette portion 39 de la deuxième branche 5.
En référence à la figure 3, le circuit 1 comprend au moins une conduite 15 qui relie fluidiquement la portion 33 de la première branche 4 à la portion 39 de la deuxième branche 5. Une telle conduite 15 permet de mettre en communication la première branche 4 et la deuxième branche 5, offrant ainsi la possibilité de mutualiser l’utilisation des deux dispositifs de compression 9, 13, par exemple quand le véhicule est en situation de charge rapide ou lors de la réalisation de l'étape 600 de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique 11 du procédé selon l'invention.
La conduite 15 est ainsi raccordée à un premier point 41 situé dans la portion 33 de la première branche 4 et à un deuxième point 42 situé dans la portion 39 de la deuxième branche 5.
La circulation du fluide réfrigérant dans la conduite 15 peut être contrôlée, par exemple par au moins un dispositif d’arrêt 16, qui peut par exemple prendre la forme d’une vanne tout ou rien ou proportionnelle.
Selon l'exemple de réalisation illustré par la figure 3, le circuit 1 de fluide réfrigérant comprend également une première canalisation 19 disposée en parallèle de la conduite 15. La première canalisation 19 s’étend de la portion 39 de la deuxième branche 5 à la portion 33 de la première branche 4. La première canalisation 19 s’étend entre un troisième point 43 situé dans la portion 39 de la deuxième branche 5 et le premier point 41.
La première canalisation 19 peut comprendre un clapet anti-retour 20. Ce dernier autorise ainsi une circulation du fluide réfrigérant de la portion 39 de la deuxième branche 5 vers la portion 33 de la première branche 4, et interdit une telle circulation en sens inverse, c’est-à-dire depuis la portion 33 de la première branche 4 et vers la portion 39 de la deuxième branche 5.
Pour réaliser l'étape 600 de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique 11 au moyen du circuit 1 de fluide réfrigérant tel que celui illustré par la figure 3, la vitesse de rotation du premier dispositif de compression 9 et/ou la vitesse de rotation du deuxième dispositif de compression 13 peuvent être 5 augmentées entre le moment où le besoin en charge du dispositif de stockage électrique 11 est confirmé à l'issue de l'étape 100 de détermination d’un besoin en charge et le moment où le véhicule atteint la station de charge visée, c'est-à-dire pendant la durée 450 précédemment définie.
L'invention telle qu'elle vient d'être décrite et illustrée atteint bien les buts 10 qu'elle s'était fixés, en permettant, lors d'une opération de charge rapide du dispositif de stockage électrique 11, la réalisation du refroidissement de ce dispositif de stockage électrique 11 sans dégradation du confort thermique au sein de l'habitacle du véhicule.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait toutefois se limiter aux 15 moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s’applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de traitement thermique d’un habitacle et d'un dispositif de stockage électrique (n) d’un véhicule tracté au moins en partie par un moteur électrique, le traitement thermique étant opéré au moins en partie par un circuit (1) de fluide réfrigérant configuré pour réaliser le traitement thermique de l'habitacle et du dispositif de stockage électrique (il), le procédé comprenant :
    - une étape (îoo) de détermination d'un besoin en charge du dispositif de stockage électrique (n),
    - une étape (200) de détermination d’une température initiale (210) requise pour le dispositif de stockage électrique (11) au début d’une opération de charge de celui-ci,
    - une étape (600) de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique (11) afin que celui-ci atteigne la température initiale (210) au début de l'opération de charge.
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la détermination de la température initiale (210) prend en compte une inertie thermique (230) du dispositif de stockage électrique (11).
  3. 3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel la détermination de la température initiale (210) prend en compte des conditions climatiques (260) prévues au moment de la charge.
  4. 4. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel la détermination de la température initiale (210) prend en compte une capacité de refroidissement du dispositif de stockage électrique (11) durant une phase de charge.
  5. 5. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, comprenant une étape (400) de calcul de la puissance électrique disponible (410) au sein du dispositif de stockage électrique (11).
  6. 6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape (400) de calcul de la puissance électrique disponible (410) prend en compte une puissance électrique (430) nécessaire à la traction du véhicule jusqu'à la station de charge.
  7. 7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le calcul de la puissance électrique (430) nécessaire à la traction du véhicule jusqu'à la station de charge prend en compte une distance (420) entre le véhicule et la station de charge.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le calcul de la puissance électrique disponible (410) prend en compte une puissance électrique (440) nécessaire au maintien d'un confort thermique prédéfini au sein de l'habitacle du véhicule.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le calcul de la puissance électrique disponible (410) prend en compte la puissance électrique (470) nécessaire au refroidissement du dispositif de stockage électrique (11) jusqu'à ce que le véhicule atteigne la station de charge.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape (300) de calcul de la puissance électrique (310) requise pour que le dispositif de stockage électrique (11) atteigne la température initiale (210) lorsque le véhicule atteint la station de charge.
  11. 11. Procédé selon la revendication précédente, comprenant une étape (500) de comparaison entre la puissance électrique (310) requise pour que le dispositif de stockage électrique atteigne la température initiale (210) et la puissance électrique (410) disponible au sein du dispositif de stockage électrique (11).
  12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape (600) de pré-conditionnement thermique du dispositif de stockage électrique (11) met en oeuvre une augmentation de la vitesse de rotation d'au moins un dispositif de compression (9, 13, 20) du circuit (1) de fluide réfrigérant du véhicule.
FR1850794A 2018-01-31 2018-01-31 Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile Pending FR3077235A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1850794A FR3077235A1 (fr) 2018-01-31 2018-01-31 Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1850794 2018-01-31
FR1850794A FR3077235A1 (fr) 2018-01-31 2018-01-31 Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3077235A1 true FR3077235A1 (fr) 2019-08-02

Family

ID=61873560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1850794A Pending FR3077235A1 (fr) 2018-01-31 2018-01-31 Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3077235A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111098666A (zh) * 2020-01-19 2020-05-05 湖南汽车工程职业学院 一种电动汽车多模式温度管理系统
FR3129632A1 (fr) * 2021-11-30 2023-06-02 Valeo Systemes Thermiques Procedes de determination d’une temperature cible d’une batterie de vehicule avant le debut d’une phase de charge de la batterie et de gestion d’une installation de climatisation de vehicule electrique

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110139397A1 (en) * 2009-09-28 2011-06-16 Roland Haussmann Method For Controlling The Passenger Compartment Temperature Of An Electrically Operated Vehicle And An Air-Conditioning System For The Electrically Operated Vehicle
FR2978702A1 (fr) * 2011-08-02 2013-02-08 Renault Sa Procede de refroidissement d'une batterie electrique d'un vehicule automobile et dispositif de refroidissement
US20160129797A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Ford Global Technologies, Llc Method and System for Pre-Cooling Traction Battery in Anticipation of Recharging at Charging Station
US20170062885A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-02 General Electric Company Cooling for battery units in energy storage system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110139397A1 (en) * 2009-09-28 2011-06-16 Roland Haussmann Method For Controlling The Passenger Compartment Temperature Of An Electrically Operated Vehicle And An Air-Conditioning System For The Electrically Operated Vehicle
FR2978702A1 (fr) * 2011-08-02 2013-02-08 Renault Sa Procede de refroidissement d'une batterie electrique d'un vehicule automobile et dispositif de refroidissement
US20160129797A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Ford Global Technologies, Llc Method and System for Pre-Cooling Traction Battery in Anticipation of Recharging at Charging Station
US20170062885A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-02 General Electric Company Cooling for battery units in energy storage system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111098666A (zh) * 2020-01-19 2020-05-05 湖南汽车工程职业学院 一种电动汽车多模式温度管理系统
FR3129632A1 (fr) * 2021-11-30 2023-06-02 Valeo Systemes Thermiques Procedes de determination d’une temperature cible d’une batterie de vehicule avant le debut d’une phase de charge de la batterie et de gestion d’une installation de climatisation de vehicule electrique

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3873753B1 (fr) Installation de gestion thermique d'un vehicule
EP2258571B1 (fr) Dispositif d'échange thermique et système de gestion thermique
EP2437955B1 (fr) Dispositif et procédé de gestion thermique multifonction d'un véhicule électrique
WO2018189438A1 (fr) Procédé de régulation thermique d'un système de batterie pour une recharge rapide d'un véhicule automobile électrique
FR3075109A1 (fr) Procede de fonctionnement d'un systeme de regulation thermique d'un vehicule automobile a propulsion electrique ou hybride
EP3747079A1 (fr) Systeme de regulation thermique d'au moins un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile
FR3004387A1 (fr) Systeme de regulation thermique de l'habitacle d'un vehicule electrique
FR3077235A1 (fr) Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile
FR3075705A1 (fr) Circuit de fluide refrigerant pour vehicule, adapte a une charge rapide d’un dispositif de stockage electrique
WO2019186077A1 (fr) Système de conditionnement thermique d'un dispositif de stockage électrique équipant un véhicule
WO2021156034A1 (fr) Dispositif de recuperation et de regulation d'energie thermique d'un vehicule electrique a generateur electrochimique avec un systeme hvac
EP3747080B1 (fr) Procédé de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique équipant un véhicule
CH717116A2 (fr) Dispositif de récupération et de régulation d'énergie thermique d'un véhicule électrique à générateur électrochimique avec un système HVAC.
FR3076895A1 (fr) Echangeur de chaleur pour vehicule mu au moins en partie par un moteur electrique
WO2019150032A1 (fr) Procede de traitement thermique d'un habitacle et d'un dispositif de stockage electrique d'un vehicule automobile
WO2019150040A1 (fr) Circuit de fluide réfrigérant
WO2021170948A1 (fr) Systeme de traitement thermique pour vehicule
FR3067680B1 (fr) Systeme de gestion thermique d’un vehicule hybride ou electrique comportant deux boucles de fluide caloporteur
WO2024110223A1 (fr) Système et procédé de gestion thermique d'un véhicule automobile comprenant une chaîne d'entraînement électrique et une pile à combustible
FR3077429A1 (fr) Procede de refroidissement d'un dispositif de stockage electrique equipant un vehicule
FR3123255A1 (fr) Vehicule comprenant un dispositif de chauffage de l’habitacle
WO2021111077A1 (fr) Procédé de régulation d'un circuit de fluide réfrigerant
WO2022175350A1 (fr) Dispositif de gestion thermique d'une batterie électrique
FR3123252A1 (fr) Vehicule comprenant un dispositif de climatisation a puissance limitee.
FR3144777A1 (fr) Système de régulation de la température ainsi que véhicule électrique fonctionnant sur batterie avec un tel système

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190802

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

RX Complete rejection

Effective date: 20211008