FR3124120A1 - Systeme de regulation thermique pour un vehicule electrifie comportant un boitier centralise de mise en circulation de fluide caloporteur - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un système de régulation thermique (100) d’un véhicule automobile électrifié comprenant au moins trois circuits de fluide caloporteur (C1, C2, C3) et un procédé de régulation thermique. Selon l’invention, le système comporte un boitier centralisé (1) et une unité de commande (9) du boitier centralisé (1), le boitier (1) comportant une pluralité de voies d’interface (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8) et des actionneurs de contrôle de circulation du fluide caloporteur entre les voies d’interface à travers le boitier (1), dans lequel chaque équipement (2, 5, 7) d’un circuit est apte à être régulé thermiquement à partir de calories transférées d’une combinaison des équipements (2, 5, 7) et échangeurs thermiques (4, 6, 8) sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits en fonction d’une pluralité de modes de régulation thermique prédéterminés pilotés par l’unité de commande (9). Figure 1

Description

SYSTEME DE REGULATION THERMIQUE POUR UN VEHICULE ELECTRIFIE COMPORTANT UN BOITIER CENTRALISE DE MISE EN CIRCULATION DE FLUIDE CALOPORTEUR

Le domaine de l’invention concerne un système de régulation thermique d’un véhicule automobile électrifié, un procédé de pilotage dudit système, ainsi qu’une unité de commande centralisée comportant des moyens de mettre en œuvre ledit procédé.

La gestion thermique des véhicules automobiles électrifiés, électriques et hybrides, est aujourd’hui une fonction essentielle pour garantir un fonctionnement performant du véhicule. Ces véhicules comportent de nombreux systèmes émetteurs de chaleur, en particulier la machine électrique de traction, la batterie de haute puissance, les systèmes électriques de conversion de tension, mais aussi le système de climatisation. La gestion thermique, notamment le refroidissement, est une fonction essentielle pour la machine électrique et la batterie afin d’éviter un vieillissement accéléré des composants et d’obtenir les performances électriques optimales. A l’inverse dans d’autres situations de vie, ces mêmes équipements peuvent nécessiter un apport de calories notamment lors d’un pré-conditionnement thermique.

Dans ce but, il est primordial d’équiper les véhicules d’un système de régulation thermique perfectionné afin de garantir les meilleures performances électriques au cours des diverses situations de vie du véhicule. Classiquement, un tel système comprend un circuit à fluide caloporteur, par exemple de l’eau glycolée, où la circulation du fluide est commandée par des vannes et clapets répartis entre les conduits formant le circuit. Le plus souvent les véhicules comportent plusieurs circuits indépendants, c’est-à-dire où chaque circuit comporte une pompe et les échangeurs thermiques nécessaires à la régulation thermique.

Les circuits peuvent éventuellement être interconnectés et mis en communication afin de réduire les pertes d’énergie vers l’air extérieur ou limiter le nombre de pompe en fonctionnement. On connait par exemple le document US20060060340A1 décrivant un système de régulation thermique comportant trois circuits pour respectivement la batterie, l’habitacle et les systèmes électriques embarqués, et dans lequel ces circuits peuvent être mis en communication pour transférer des calories d’un équipement électrique à l’autre. Cette architecture permet également d’éteindre une pompe lorsque deux circuits sont reliés en série. Cependant, ces systèmes sont d’intégration complexe lors du processus de montage et de fabrication du véhicule. En effet, la disposition des équipements dans le véhicule, le nombre et la longueur des conduits et les différents actionneurs de contrôle de la circulation du fluide posent un problème de compacité du système et de perte de calories à travers les conduits. Cette complexité des architectures affecte l’efficacité énergétique et présente des pertes indésirables en divers endroits du véhicule.

On connait par ailleurs de l’état de la technique le document FR2951114A1 décrivant un système de refroidissement pour véhicule hybride comportant une architecture optimisée et compacte, dans laquelle un radiateur est partagé entre le moteur thermique et la batterie grâce à un pilotage intelligent alternant son usage selon que le véhicule fonctionne en mode thermique ou en mode électrique. Bien que plus compact, un tel système requière l’usage de vannes et clapets répartis en divers points de connexion des circuits de fluide caloporteur, par exemple en sortie du circuit moteur, en entrée et sortie du radiateur. Or chacun de ces actionneurs doit être piloté individuellement et requière un circuit électrique de commande dédié.

Il existe donc un besoin de pallier les problèmes précités. Un objectif de l’invention est de réduire la consommation électrique pour les besoins en refroidissement et chauffage, notamment pour la régulation thermique de la batterie de traction. Un autre objectif est de limiter les émissions de calories vers l’air extérieur. Un autre objectif est de concevoir un système de régulation thermique à architecture plus compacte de manière à faciliter son intégration dans le véhicule et simplifier le système de commande de circulation du fluide caloporteur.

Plus précisément, l’invention concerne un système de régulation thermique d’un véhicule automobile électrifié comprenant au moins trois circuits de fluide caloporteur, chaque circuit comportant au moins une voie d’entrée et une voie de sortie du fluide caloporteur, un échangeur thermique coopérant avec un équipement à réguler thermiquement et une pompe du fluide caloporteur, chaque circuit étant apte à fonctionner en régulation thermique individuellement et indépendamment des autres circuits.

Selon l’invention, le système comporte en outre un boitier centralisé de mise en circulation du fluide caloporteur et une unité de commande du boitier centralisé, le boitier comportant une pluralité de voies d’interface de circulation du fluide caloporteur et des actionneurs de contrôle de circulation du fluide caloporteur entre les voies d’interface à travers le boitier, les voies d’interface étant agencées de manière à connecter le boitier à chacun desdits au moins trois circuits par les voies d’entrée et de sortie de chaque circuit, les actionneurs étant agencés pour commander la mise en communication desdits au moins trois circuits de sorte que chaque équipement d’un circuit est apte à être régulé thermiquement à partir de calories transférées d’une combinaison des équipements et échangeurs thermiques sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits en fonction d’une pluralité de modes de régulation thermique prédéterminés pilotés par l’unité de commande.

Selon une variante, un premier circuit comporte au moins une première pompe, des premiers moyens de circulation du fluide caloporteur, un premier échangeur thermique et une batterie comportant un corps et un conduit intégré agencés de manière à permettre un échange thermique entre le corps et le fluide caloporteur, en ce que les premiers moyens de circulation comportent une première branche comprenant la batterie, reliant une première voie du boitier centralisé à la batterie en amont de ladite batterie, et reliant ledit conduit intégré de la batterie en amont du premier échangeur thermique, une deuxième branche de shunt de la batterie et reliant une deuxième voie du boitier centralisé en amont du premier échangeur thermique, et dans lequel le premier échangeur thermique est relié en aval à une troisième voie du boitier centralisé.

Selon une variante, un deuxième circuit comporte au moins une deuxième pompe, des deuxièmes moyens de circulation du fluide caloporteur, un équipement et un deuxième échangeur thermique, l’équipement et le deuxième échangeur thermique étant connectés en série dans ledit deuxième circuit et reliés à une quatrième voie du boitier centralisé en amont de l’équipement et à une cinquième voie du boitier centralisé en aval du deuxième échangeur thermique.

Selon une variante, un troisième circuit comporte au moins des troisièmes moyens de circulation du fluide caloporteur, une troisième pompe, un troisième échangeur thermique et une machine électrique de traction du véhicule comportant un corps et un conduit intégré agencés de manière à permettre un échange thermique entre le corps et le fluide caloporteur, et dans lequel le boitier est fixé audit corps et une sixième voie du boitier est connectée directement à la sortie du conduit intégré de la machine électrique.

Selon une variante, lesdits troisièmes moyens de circulation comportent une troisième branche comprenant le cinquième échangeur thermique et reliant une septième voie du boitier centralisé à la machine électrique en amont de ladite machine, une quatrième branche de shunt du cinquième échangeur et reliant une huitième voie du boitier centralisé en amont de la machine électrique, ledit conduit intégré de la machine électrique étant connecté à son entrée en aval des troisième et quatrième branches.

Il est prévu selon l’invention, un procédé de régulation thermique des équipements d’un véhicule automobile électrifié comprenant un système de régulation thermique selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents, consistant à réguler la température d’un équipement d’un circuit à partir de calories transférées d’une combinaison des équipements et échangeurs thermiques sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits en fonction d’une pluralité de modes de régulation thermique prédéterminés pilotés par l’unité de commande.

Selon une variante du procédé, des premiers modes de régulation thermiques sont des modes de chauffage de la batterie du premier circuit à partir de calories transférées vers la batterie depuis une combinaison des équipements et échangeurs thermiques sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits.

Selon une variante du procédé, des deuxièmes modes de régulation thermiques sont des modes de refroidissement de la batterie à partir de calories transférées depuis la batterie vers une combinaison des équipements et échangeurs thermiques sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits.

Selon une variante du procédé, des troisièmes modes de régulation thermiques sont des modes de chauffage de l’habitacle du véhicule à partir de calories transférées vers un échangeur thermique d’un deuxième circuit depuis une combinaison des équipements et échangeurs thermiques sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits.

Il est prévu selon l’invention un véhicule automobile électrifié comportant un système de régulation thermique selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents et ledit système est configuré pour mettre en œuvre un tel procédé de régulation thermique.

L’invention présente l’avantage de concentrer les actionneurs de mise en circulation du fluide caloporteur dans un même boitier compact. On réduit par ailleurs le câblage des circuits de commande des actionneurs. Cela facilite l’implantation du système et le processus de montage. En outre, la réutilisation des calories émises par un équipement permet de réduire les pertes thermiques et donc la consommation énergétique du véhicule.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :

représente un mode de réalisation d’un système de régulation thermique comportant trois circuits pour un véhicule automobile électrifié selon l’invention.

En , on a représenté un système de régulation thermique 100 conformément à l’invention destiné pour équiper les véhicules automobiles électrifiés. Le système de régulation thermique assure les besoins en chauffage et refroidissement des systèmes électriques du véhicules, du système de batterie et de l’espace intérieur de l’habitacle du véhicule.

Le système de régulation thermique 100 comporte dans cet exemple trois circuits de conduits hydrauliques C1, C2, C3, encadrés en traits en pointillés, dans lesquels circule un fluide caloporteur servant au transport des calories émises par les équipements de chacun des circuits. Le même fluide caloporteur circule dans chacun des circuits. Dans cet exemple non limitatif, le fluide caloporteur est de l’eau ou un mélange d’eau (50%) et de glycol (50%). On envisage que le système de régulation 100 puisse comporter trois circuits à fluide caloporteur ou plus.

Dans cette description, on définit un circuit dans le sens qu’il est prévu pour fonctionner individuellement et indépendamment des autres circuits. A cet effet, chaque circuit C1, C2 et C3 comporte au moins un échangeur thermique coopérant avec un équipement à réguler thermiquement et une pompe du fluide caloporteur, ou tout moyen de mise en circulation du fluide caloporteur dans les conduits du circuit.

Un équipement peut être tout dispositif du véhicule susceptible d’émettre de la chaleur lors de son fonctionnement, par exemple la batterie de traction, la machine électrique de traction, un réchauffeur électrique, un condenseur d’une boucle de climatisation, ou bien encore tout composant électronique, tel un dispositif de recharge électrique, un convertisseur de tension électrique, un boitier de calculateur notamment.

Un échangeur thermique est un dispositif permettant le transfert de calories entre le fluide caloporteur et un autre fluide, par exemple l’air extérieur, ou entre le fluide caloporteur et un autre circuit de fluide caloporteur. Un échangeur thermique peut être un radiateur en contact avec l’air extérieur, un aérotherme, un condenseur d’un circuit de climatisation, ou un dispositif de refroidissement (aussi désigné par le terme anglais « Chiller »).

En outre, il est prévu que chaque circuit C1, C2, C3 comporte au moins une voie d’entrée et une voie de sortie du fluide caloporteur, dans lequel lesdites voies coopèrent avec des voies d’interface d’un boitier centralisé 1. Les voies d’entrée et de sortie ont pour fonction de permettre la mise en communication de chacun des circuits C1, C2 et C3 avec les autres circuits du système de régulation thermique 100 à travers le boitier centralisé 1.

Conformément à l’invention, le boitier centralisé 1 forme un module à plusieurs voies d’interface de circulation du fluide caloporteur, huit voies d’interface V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7 et V8 dans ce mode de réalisation non limitatif, et comporte des actionneurs de contrôle de circulation du fluide caloporteur entre les voies d’interface V1 à V8 à travers le boitier 1. Le système de régulation thermique 100 comporte en outre une unité de commande 9 déterminant les consignes de chacun des actionneurs du boitier 1. L’unité de commande 9 est configurée en mémoire par des modes de régulation thermique prédéterminés déterminant les consignes des actionneurs. Ces modes sont pilotés de manière automatisée en fonction de programmes et informations délivrées par des capteurs du système de régulation thermique 100, notamment capteurs de température du fluide caloporteur, capteur de température d’un équipements électroniques, par exemple la batterie, capteur de débit du fluide caloporteur ou vitesses de rotation d’une pompe.

Les actionneurs du boitier sont par exemple des vannes pilotées par un signal électrique.

Plus précisément, le boitier 1 comporte des conduits internes s’étendant entre les voies d’interface V1 à V8 à l’intérieur du boitier 1 et des actionneurs aptes à distribuer le fluide caloporteur entre lesdites voies d’interface de manière que chaque circuit peut être mis en communication avec chaque autre circuit ou une combinaison des autres circuits. Le boitier 1 présente l’avantage d’être compact du fait qu’on concentre plusieurs actionneurs et conduits dans un même module. Le boitier 1 permet de réduire le nombre de composants et facilite le processus d’intégration et montage des actionneurs de circulation du fluide caloporteur dans le véhicule.

Grâce au boitier, le fluide caloporteur peut circuler dans le circuit C1 en boucle fermée, c’est-à-dire individuellement et séparément des circuits C2 et C3. Dans un autre mode de régulation thermique, le fluide peut circuler à travers C1 et C2 par leur mise en communication séparément de C3, à travers C1 et C3 configurés en communication, séparément de C2 ou bien à travers C1, C2 et C3 configurés en communication. Le fluide caloporteur peut circuler dans le circuit C2 en boucle fermée. Dans un autre mode de régulation thermique, le fluide peut circuler à travers C2 et C3 séparément de C1. Le fluide caloporteur peut circuler dans le circuit C3 en boucle fermée. Enfin, le fluide caloporteur peut circuler simultanément dans chacun des circuits C1, C2 et C3, chaque circuit étant configuré en boucle fermée.

L’unité de commande 9 est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques, le calculateur et les mémoires étant configurés pour exécuter un procédé de régulation thermique conformément à l’invention permettant le chauffage et refroidissement des équipements de chaque circuit et le transfert de calories d’un équipement vers chaque autre circuit ou une combinaison des autres circuits. Le procédé présente l’avantage d’utiliser les calories émises par un équipement pour chauffer un autre équipement. Le procédé évite ainsi l’émission de chaleur vers l’air extérieur et réduit ainsi les pertes énergétiques.

Dans ce mode de réalisation non limitatif, le système 100 comporte trois circuits de circulation C1, C2, C3. Les termes amont et aval déterminent le sens de circulation du fluide caloporteur dans un circuit, lequel sens de circulation est imposé par la pompe du circuit.

Le circuit C1 est le circuit de chauffage et refroidissement de la batterie de traction 5 du véhicule électrifié. La batterie est constituée de plusieurs cellules électrochimiques, par exemple de Lithium-ion, et peut atteindre plusieurs centaines de volt à ses bornes. La batterie peut être constituée d’un ou plusieurs modules de cellules électriques. Le circuit C1 comporte une pompe 13, un échangeur thermique 6 et la batterie 5. Dans ce mode de réalisation, l’échangeur thermique 6 est un dispositif de refroidissement, couramment désigné par le terme anglophone « Chiller ». Le dispositif de refroidissement 6 assure les besoins en refroidissement lors du fonctionnement de la batterie en roulage et en pré-conditionnement thermique pour une recharge électrique par exemple.

La batterie 5 comporte un corps et un conduit intégré de fluide caloporteur agencés de manière à permettre le transfert de calories entre les cellules électriques et le fluide caloporteur. De façon connue en soi, le conduit intégré est agencé en forme de serpentin pour augmenter la surface d’échange thermique.

Le circuit C1 comporte en outre des moyens de circulation du fluide caloporteur comportant une première branche 121 comprenant la batterie 5 et la pompe 13, reliant la voie V1 du boitier centralisé 1 à la batterie 5 en amont de ladite batterie 5, et reliant ledit conduit intégré de la batterie 5 en amont du dispositif de refroidissement 6 via la pompe 13.

Les moyens de circulation comportent en outre une deuxième branche 122 de shunt de la batterie 5 et reliant la voie V2 du boitier centralisé 1 en amont du dispositif de refroidissement 6, et le dispositif de refroidissement 6 est relié en aval à la voie V3 du boitier centralisé 1.

Dans ce mode de réalisation, le circuit C2 a pour fonction de réguler la température de l’habitacle. Le circuit C2 comporte une pompe 11, et des équipements générateurs de chaleur 2 et 3 et un échangeur thermique 4 connectés en série dans le circuit C2 et reliés à la voie V4 du boitier centralisé 1 en amont de l’échangeur thermique 2 et à la voie V5 du boitier centralisé 1 en aval de l’échangeur thermique 4. L’équipement 2 est un condenseur à eau coopérant avec une boucle de climatisation du véhicule, non représentée sur la . Le condenseur 2 permet d’évacuer des calories du fluide du circuit de climatisation vers l’eau du circuit C2. L’équipement 3 est un réchauffeur électrique haute tension dont la fonction est de chauffer directement l’eau circulant dans le circuit C2. L’échangeur thermique 4 est un aérotherme dont la fonction est de transmettre des calories vers l’habitacle par des moyens de ventilation mécanique. Il peut également dans certaines conditions capter des calories présentes dans l’air de l’habitacle lorsqu’il n’est pas activé.

Le circuit C3 a pour fonction de réguler la température des systèmes électriques du véhicule susceptibles de générer de la chaleur. Les systèmes électriques incluent la machine électrique de traction 7, des composants électriques (non représentés en ) assurant la recharge électrique de la batterie 5 et les convertisseurs de tension notamment. Le circuit C3 comporte une pompe 15 positionnée en amont de la machine électrique 7 dans le circuit C3, un échangeur thermique 8 et la machine électrique de traction 7 du véhicule. L’échangeur thermique 8 est un radiateur qui permet d’évacuer des calories de l’eau du circuit C3 vers l’air extérieur. Le radiateur 8 est classiquement situé en partie avant du véhicule exposée à l’air. La machine électrique 7 comporte un corps 71 et un conduit intégré 72 agencés de manière à permettre un échange thermique entre le corps et le fluide caloporteur.

Dans cette configuration, le boitier 1 est fixé audit corps et la voie V6 du boitier 1 est connectée directement à la sortie du conduit intégré de la machine électrique 7. De cette manière, le boitier centralisé est fixé rigidement à la machine électrique et à proximité de la connectique électrique fournie par la machine électrique.

Le conduit intégré a pour fonction d’évacuer les calories de la machine électrique lors de son fonctionnement et également d’apporter des calories pour un pré-conditionnement thermique.

En outre, le circuit C3 est constitué de deux branches. Le circuit C3 comporte une branche 141 comprenant le radiateur 8 connectée à son entrée à la voie V7 du boitier centralisé et reliant la voie V7 à la machine électrique 7 en amont de ladite machine électrique 7. Le circuit C3 comporte une autre branche 142 de shunt du radiateur 8 reliée à son entrée à la voie V8 du boitier centralisé 1 et reliant la voie V8 à la machine électrique 7 en amont du conduit intégré. L’entrée du conduit intégré de la machine électrique 7 est connectée en aval de la pompe 15, elle-même positionnée en sortie des branches 141, 142.

Le système de régulation thermique 100 est piloté par l’unité de commande 9 en fonction de plusieurs modes de régulation thermique prédéterminés configurés en mémoire de l’unité de commande 9 permettant notamment de chauffer et de refroidir la batterie 5 d’une part, et de chauffer l’habitacle d’autre part. Ces modes présentent l’avantage de réutiliser des calories émises par des équipements du circuit.

Des premiers modes sont configurés pour chauffer la batterie 5 à partir de calories générées d’une part depuis le condenseur 2, le réchauffeur électrique 3 et l’aérotherme 4 du circuit C2 et d’autre part depuis la machine électrique 7 du circuit C3. En fonctionnement, ou en post fonctionnement la machine électrique 7 émet des calories. Le réchauffeur 3 est pilotable pour chauffer le fluide caloporteur. Le condenseur 2 est prévu pour évacuer des calories de la boucle de climatisation. L’aérotherme peut dans certaines situations capter des calories présentes dans l’air. L’unité de commande 9 est adaptée pour détecter chacune de ces situations et pour configurer le boitier centralisé 1 de sorte que ces composants 2, 3, 4 et 7 soient mis en communication, en combinaison ou individuellement, pour transférer des calories vers la batterie 5.

Plus précisément, quinze modes de chauffage de la batterie 5, référencés M1 à M15, peuvent être pilotés par l’unité de commande 9 pour configurer le boitier centralisé 1. Pour chacun de ces modes au moins la pompe 13 est activée et fonctionne à une vitesse de rotation adaptée pour le chauffage de la batterie.

M1 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C1 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V8 et V6.

M2 : Les calories générées par le condenseur 2 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1 et C2 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4 et V5.

M3 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Simultanément, les calories générées par le condenseur 2 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8, V6.

M4 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Simultanément, les calories générées par le condenseur 2 et le réchauffeur 3 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8, V6.

M5 : Les calories générées par le condenseur 2, le réchauffeur 3 et l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1 et C2 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5.

M6 : Les calories générées par le condenseur 2, le réchauffeur 3 et l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Simultanément, les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8, V6.

M7 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Simultanément, les calories générées par le réchauffeur électrique 3 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8, V6.

M8 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Simultanément, les calories générées par l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8, V6.

M9 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Simultanément, les calories générées par le condenseur 2 et l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8 et V6.

M10 : Les calories générées par le condenseur 2 et l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5.

M11 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers la batterie 5. Le radiateur 8 est shunté. Simultanément, Les calories générées par le réchauffeur 3 et l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8 et V6.

M12 : Les calories générées par le réchauffeur 3 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5.

M13 : Les calories générées par le réchauffeur 3 et le condenseur 2 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5.

M14 : Les calories générées par le réchauffeur 3 et l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5.

M15 : Les calories générées par l’aérotherme 4 sont transférées vers la batterie 5. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5.

Par ailleurs, des deuxièmes modes sont configurés pour refroidir la batterie 5 du circuit C1 en évacuant des calories générées par la batterie 5 vers un ou plusieurs échangeurs thermiques et équipements des circuits C2 et C3. L’habitacle peut être chauffé par des calories de la batterie. Le dispositif de refroidissement 6 capte des calories et les transmet vers la boucle de climatisation. Le radiateur 8 permet d’évacuer des calories vers l’air ambiant. La machine électrique 7 est adaptée pour capter des calories en situation de pré-conditionnement thermique. On réduit ainsi le temps de chauffe de la machine électrique et le temps de chauffe habitacle par le réchauffeur électrique. L’unité de commande 9 est adaptée pour détecter chacune de ces situations et pour configurer le boitier centralisé 1 de sorte que ces composants 4, 6, 7, 8 soient mis en communication, en combinaison ou individuellement, pour capter des calories générées par la batterie 5. En outre, l’évacuation de calories vers l’aérotherme 4, la machine électrique 7 ou le radiateur 8 permet de réduire l’usage du dispositif de refroidissement 6 et ainsi limiter la consommation électrique du véhicule.

Plus précisément, quinze modes de refroidissement de la batterie 5, référencés N1 à N15, peuvent être pilotés par l’unité de commande 9 pour configurer le boitier centralisé 1. Pour chacun de ces modes la pompe 13 est activée et fonctionne à une vitesse de rotation adaptée pour le refroidissement de la batterie.

N1 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers le radiateur 8. Les circuits C1 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V7 et V6.

N2 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers le radiateur 8 et simultanément vers le dispositif de refroidissement 6. Les circuits C1 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V7 et V6.

N3 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4 et V5.

N4 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4 et simultanément vers le radiateur 8. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V7, V6.

N5 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4 et simultanément vers le dispositif de refroidissement 6. Les circuits C1 et C2 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5.

N6 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4 et simultanément vers le dispositif de refroidissement 6 et vers le radiateur 8. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V7, V6.

N7 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers la machine électrique 7. Les circuits C1 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V8 et V6.

N8 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers la machine électrique 7 et le radiateur 8. Les circuits C1 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V7 et V6.

N9 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers la machine électrique 7 et le dispositif de refroidissement 6. Les circuits C1 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V8 et V6.

N10 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers la machine électrique 7 et le radiateur 8, ainsi que le dispositif de refroidissement 6 du circuit C2. Les circuits C1 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V7 et V6.

N11 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4 et simultanément vers la machine électrique 7. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8, V6.

N12 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4 et simultanément vers le radiateur 8 et la machine électrique 7. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V7, V6.

N13 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4 du circuit C2 et simultanément vers la machine électrique 7, ainsi que le dispositif de refroidissement 6. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8, V6.

N14 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’aérotherme 4 du circuit C2 et simultanément vers le radiateur 8 et la machine électrique 7 du circuit C3, ainsi que le dispositif de refroidissement 6. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V7, V6.

N15 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers le dispositif de refroidissement 6. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1 et V3 en boucle fermée.

Par ailleurs, des troisièmes modes sont configurés pour chauffer l’habitacle en évacuant des calories générées par un ou plusieurs échangeurs thermiques et équipements des circuits C1 et C3. L’habitacle peut être chauffé par des calories de la batterie 5. La machine électrique 7 génère des calories en fonctionnement et post-fonctionnement. Le réchauffeur 3 est pilotable pour chauffer le fluide caloporteur. Le condenseur 2 est prévu pour évacuer des calories de la boucle de climatisation. L’unité de commande 9 est adaptée pour détecter chacune de ces situations et pour configurer le boitier centralisé 1 de sorte que ces composants 2, 3, 5, 7 soient mis en communication, en combinaison ou individuellement, pour transférer des calories vers l’habitacle.

Plus précisément, quinze modes de chauffage de l’habitacle, référencés P1 à P15, peuvent être pilotés par l’unité de commande 9 pour configurer le boitier centralisé 1. Pour chacun de ces modes la pompe 11 est activée et fonctionne à une vitesse de rotation adaptée pour le chauffage de l’habitacle.

P1 : Les calories générées par le réchauffeur 3 sont transférées vers l’habitacle. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V4 et V5 en boucle fermée.

P2 : Les calories générées par le réchauffeur 3 et simultanément par la machine électrique 7 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C2 et C3 uniquement sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V4, V5, V8 et V6.

P3 : Les calories générées par le réchauffeur 3 et simultanément par la machine électrique 7 et la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8 et V6.

P4 : Les calories générées par le réchauffeur 3 et le condenseur 2, et simultanément par la machine électrique 7 et la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8 et V6.

P5 : Les calories générées par le réchauffeur 3 et le condenseur 2, et simultanément par la machine électrique 7 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V4, V5, V8 et V6.

P6 : Les calories générées par le condenseur 2, et simultanément par la machine électrique 7 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V4, V5, V8 et V6.

P7 : Les calories générées par le condenseur 2, et simultanément par la machine électrique 7 et la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8 et V6.

P8 : Les calories générées par la machine électrique 7 et simultanément par la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C1, C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4, V5, V8 et V6.

P9 : Les calories générées par la machine électrique 7 sont transférées vers l’habitacle. Le radiateur 8 est shunté. Les circuits C2 et C3 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V4, V5, V8 et V6.

P10 : Les calories générées par le condenseur 2 sont transférées vers l’habitacle. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V4 et V5 en boucle fermée.

P11 : Les calories générées par le condenseur 2 et le réchauffeur 3 sont transférées vers l’habitacle. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V4 et V5 en boucle fermée.

P12 : Les calories générées par le condenseur 2 et le réchauffeur 3, et simultanément par la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4 et V5.

P13 : Les calories générées par le condenseur 2, et simultanément par la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4 et V5.

P14 : Les calories générées par le réchauffeur 3, et simultanément par la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4 et V5.

P15 : Les calories générées par la batterie 5 sont transférées vers l’habitacle. Les circuits C1 et C2 sont mis en communication. Les actionneurs du boitier centralisé 1 sont pilotés de manière que le fluide caloporteur circule à travers les voies V1, V3, V4 et V5.

Cette architecture du système de régulation thermique permet une meilleure optimisation énergétique et de dimensionnement du réchauffeur par rapport à la batterie. Les modes de réchauffement par transfert de calories entre équipements et échangeurs thermiques réduisent la consommation électrique. Le système peut comprendre trois circuits ou plus.

Claims (10)

1. Système de régulation thermique (100) d’un véhicule automobile électrifié comprenant au moins trois circuits de fluide caloporteur (C1, C2, C3), chaque circuit comportant au moins une voie d’entrée et une voie de sortie du fluide caloporteur, un échangeur thermique (4, 6, 8) coopérant avec un équipement (2, 5, 7) à réguler thermiquement et une pompe du fluide caloporteur (11, 13, 15), chaque circuit (C1, C2, C3) étant apte à fonctionner en régulation thermique individuellement et indépendamment des autres circuits, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un boitier centralisé (1) de mise en circulation du fluide caloporteur et une unité de commande (9) du boitier centralisé (1), le boitier (1) comportant une pluralité de voies d’interface (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8) de circulation du fluide caloporteur et des actionneurs de contrôle de circulation du fluide caloporteur entre les voies d’interface (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8) à travers le boitier (1), les voies d’interface (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8) étant agencées de manière à connecter le boitier (1) à chacun desdits au moins trois circuits (C1, C2, C3) par les voies d’entrée et de sortie de chaque circuit, les actionneurs étant agencés pour commander la mise en communication desdits au moins trois circuits (C1, C2, C3) de sorte que chaque équipement (2, 5, 7) d’un circuit est apte à être régulé thermiquement à partir de calories transférées d’une combinaison des équipements (2, 5, 7) et échangeurs thermiques (4, 6, 8) sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits en fonction d’une pluralité de modes de régulation thermique prédéterminés pilotés par l’unité de commande (9).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un premier circuit (C1) comporte au moins une première pompe (13), des premiers moyens de circulation du fluide caloporteur, un premier échangeur thermique (6) et une batterie (5) comportant un corps et un conduit intégré agencés de manière à permettre un échange thermique entre le corps et le fluide caloporteur, en ce que les premiers moyens de circulation comportent une première branche (121) comprenant la batterie (5), reliant une première voie (V1) du boitier centralisé à la batterie (5) en amont de ladite batterie (5), et reliant ledit conduit intégré de la batterie (5) en amont du premier échangeur thermique (6), une deuxième branche (122) de shunt de la batterie (5) et reliant une deuxième voie (V2) du boitier centralisé en amont du premier échangeur thermique (6), et en ce que le premier échangeur thermique (6) est relié en aval à une troisième voie (V3) du boitier centralisé (1).
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’un deuxième circuit (C2) comporte au moins une deuxième pompe (11), des deuxièmes moyens de circulation du fluide caloporteur et un équipement (2) et un deuxième échangeur thermique (4), l’équipement (2) et le deuxième échangeur thermique (4) étant connectés en série dans ledit deuxième circuit et reliés à une quatrième voie (V4) du boitier centralisé en amont de l’équipement (2) et à une cinquième voie (V5) du boitier centralisé en aval du deuxième échangeur thermique (4).
4. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’un troisième circuit (C3) comporte au moins des troisièmes moyens de circulation du fluide caloporteur, une troisième pompe (15), un troisième échangeur thermique (8) et une machine électrique de traction (7) du véhicule comportant un corps (71) et un conduit intégré (72) agencés de manière à permettre un échange thermique entre le corps (71) et le fluide caloporteur, et en ce que le boitier (1) est fixé audit corps (71) et une sixième voie (V6) du boitier (1) est connectée directement à la sortie du conduit intégré (72) de la machine électrique (7).
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens de circulation comportent une troisième branche (141) comprenant le troisième échangeur thermique (8) et reliant une septième voie (V7) du boitier centralisé à la machine électrique (7) en amont de ladite machine (7), une quatrième branche (142) de shunt du troisième échangeur (8) et reliant une huitième voie (V8) du boitier centralisé (1) en amont de la machine électrique (7), ledit conduit intégré de la machine électrique (7) étant connecté à son entrée en aval des troisième et quatrième branches (141, 142).
6. Procédé de régulation thermique des équipements d’un véhicule automobile électrifié comprenant un système de régulation thermique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en qu’il consiste à réguler la température d’un équipement (2, 5, 7) d’un circuit à partir de calories transférées d’une combinaison des équipements (2, 5, 7) et échangeurs thermiques (4, 6, 8) sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits en fonction d’une pluralité de modes de régulation thermique prédéterminés pilotés par l’unité de commande (9).
7. Procédé de régulation thermique selon la revendication 6 au moyen d’un système (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que des premiers modes de régulation thermiques sont des modes de chauffage de la batterie (5) du premier circuit à partir de calories transférées vers la batterie (5) depuis une combinaison des équipements (2, 5, 7) et échangeurs thermiques (4, 6, 8) sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits.
8. Procédé de régulation thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que des deuxièmes modes de régulation thermiques sont des modes de refroidissement de la batterie (5) à partir de calories transférées depuis la batterie (5) vers une combinaison des équipements (2, 5, 7) et échangeurs thermiques (4, 6, 8) sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits.
9. Procédé de régulation thermique selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que des troisièmes modes de régulation thermiques sont des modes de chauffage de l’habitacle du véhicule à partir de calories transférées vers un échangeur thermique du deuxième circuit depuis une combinaison des équipements (2, 5, 7) et échangeurs thermiques (4, 6, 8) sélectionnés parmi au moins les deux autres circuits.
10. Véhicule automobile électrifié comportant un système de régulation thermique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 et en ce que ledit système est configuré pour mettre en œuvre le procédé de régulation thermique selon l’une quelconque des revendications 6 à 9.