FR3142125A1 - Système et procédé de gestion thermique d’un véhicule automobile comprenant une chaîne d’entraînement électrique et une pile à combustible - Google Patents

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FR3142125A1
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Marion LORIEUL
Thierry PAROT
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Renault SAS
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Abstract

TITRE : Système et procédé de gestion thermique d’un véhicule automobile comprenant une chaîne d’entraînement électrique et une pile à combustible Système de traitement thermique (1) d’un véhicule automobile comprenant une chaîne d’entrainement électrique et un dispositif de pile à combustible (21), le système comprenant un premier circuit (10) de circulation d’un fluide réfrigérant comprenant au moins un composant de la chaîne d’entrainement électrique et un premier échangeur de chaleur (14), un deuxième circuit (20) de circulation d’un fluide comprenant le dispositif de pile à combustible (21) et un deuxième échangeur de chaleur (22), le système comprenant un premier échangeur thermique (40) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit (10) et le deuxième circuit (20). Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

Système et procédé de gestion thermique d’un véhicule automobile comprenant une chaîne d’entraînement électrique et une pile à combustible
L’invention concerne un système de traitement thermique d’un véhicule automobile, notamment un véhicule comprenant une chaîne d’entraînement électrique et plus particulièrement un véhicule à motorisation électrique. L’invention porte encore sur un véhicule automobile équipé dudit système. L’invention concerne également un procédé de traitement thermique d’un véhicule automobile.
L’une des problématiques principales à traiter pour les véhicules électriques est d’offrir à l’utilisateur une autonomie, un rayon d’action et un temps de parcours se rapprochant de ceux des véhicules thermiques, comprenant un moteur à combustion interne, tout en maintenant des tailles de batterie adaptées. A cette fin, il est connu de limiter la taille des batteries de sorte à les rendre adaptées à des contraintes d’autonomie requises pour 90 à 95% des déplacements et d’intégrer au véhicule une pile à combustible permettant de compléter le groupe motopropulseur électrique afin d’effectuer le reste des déplacements et conserver des temps de parcours similaires à ceux des véhicules à moteur à combustion interne.
L’utilisation de piles à combustible s’accompagne de nombreuses problématiques techniques relatives au traitement thermique et à la gestion du traitement thermique du véhicule. En effet, il est nécessaire d’assurer à la fois le traitement thermique de la pile à combustible et de la chaîne d’entraînement électrique. Néanmoins le traitement thermique de la pile à combustible ne peut être réalisé par l’intermédiaire de fluide ou liquides de refroidissement classiquement utilisés pour le traitement thermique du groupe motopropulseur, de la batterie et/ou d’éléments d’électronique de puissance compris dans la chaîne d’entraînement. Il n’est donc pas possible de simplement intégrer une telle pile à combustible dans un circuit ou système de traitement thermique de la chaîne d’entraînement électrique existant.
Egalement, le traitement thermique de la chaine d’entraînement électrique doit être réalisé à des températures plus faibles que le traitement thermique réalisé au niveau de la pile à combustible.
Additionnellement, il est nécessaire de prévoir une intégration de la pile à combustible adaptée à des traitements thermiques exécutés lorsque le véhicule est à froid ou que les températures extérieures sont basses, c’est-à-dire en « ambiance froide », correspondant à des conditions dans lesquelles, du fait de la faible température, les performances de la batterie sont fortement dégradées et dans lesquelles il est nécessaire de mettre en œuvre le réchauffement de tout ou partie de la chaîne d’entraînement électrique.
Enfin, il est nécessaire d’optimiser la consommation d’énergie globale du véhicule entre le traitement thermique de la batterie, le confort thermique habitacle et la consommation d’énergie par la pile à combustible et la batterie. En effet, le groupe motopropulseur électrique d’un véhicule électrique génère peu de calories en situation de roulage en comparaison des moteurs à combustion interne. L’énergie à récupérer n’est ainsi pas systématiquement suffisante pour maintenir l’habitacle aux températures de confort visées tout en maintenant la batterie à des températures optimales de fonctionnement.
L’invention s’inscrit dans ce contexte et vise à fournir un système et un procédé de traitement thermique d’un véhicule automobile remédiant aux inconvénients ci-dessus. En particulier, l’invention propose un système de traitement thermique d’un véhicule automobile comprenant une installation de ventilation, de chauffage et/ou climatisation, un dispositif de pile à combustible et une chaîne d’entrainement électrique comportant un groupe motopropulseur électrique du véhicule, au moins un élément d’électronique de puissance et une batterie électrique motrice, le système de traitement thermique comprenant :
- un premier circuit de circulation d’un fluide réfrigérant comprenant au moins l’un des composants de la chaîne d’entrainement électrique, notamment le groupe motopropulseur électrique du véhicule, un ou plusieurs élément(s) d’électronique de puissance et/ou la batterie électrique motrice, le premier circuit comprenant, en outre, un premier échangeur de chaleur configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur au véhicule ;
- un deuxième circuit de circulation d’un fluide, notamment d’un fluide dé-ionisé, comprenant le dispositif de pile à combustible et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur au véhicule ; et
- un premier échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit et le deuxième circuit.
Le système de traitement thermique peut comprendre un troisième circuit de circulation d’un fluide de refroidissement, distinct du premier circuit et du deuxième circuit et compris dans l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, le système comprenant un deuxième échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit et le troisième circuit.
Le premier circuit peut comprendre :
- une première boucle comprenant le groupe motopropulseur électrique et l’au moins un élément d’électronique de puissance; et/ou
- une deuxième boucle comprenant la batterie électrique motrice ou un échangeur thermique eau-eau configuré pour mettre en œuvre un échange thermique avec une boucle additionnelle comprenant la batterie électrique motrice.
Optionnellement, le système de traitement thermique peut comprendre une pluralité de composants de la chaîne d’entrainement, l’au moins un élément d’électronique de puissance pouvant être disposé en amont du groupe motopropulseur électrique selon un sens de circulation du fluide réfrigérant et/ou l’au moins un élément d’électronique de puissance pouvant être sélectionné parmi un chargeur embarqué, un convertisseur continu-continu et/ou un onduleur.
Le premier circuit peut optionnellement comprendre une pluralité d’éléments d’électronique de puissance comprenant successivement, selon un sens de circulation du fluide réfrigérant, au moins un chargeur embarqué et/ou un convertisseur continu-continu puis un onduleur.
Egalement, au sein du système de traitement thermique :
- le premier circuit peut comprendre une première électrovanne, configurée pour diriger le fluide réfrigérant sélectivement vers le premier échangeur de chaleur ou pour contourner celui-ci selon un mode de traitement thermique mis en œuvre ; et/ou
- le premier circuit peut comprendre une deuxième électrovanne, configurée pour diriger le fluide réfrigérant sélectivement vers le premier échangeur thermique ou pour contourner celui-ci selon un mode de traitement thermique mis en œuvre ; et/ou
- le deuxième circuit peut comprendre une troisième électrovanne, configurée pour diriger le fluide dé-ionisé sélectivement vers le deuxième échangeur de chaleur ou pour contourner celui-ci selon un mode de traitement thermique mis en œuvre.
Optionnellement, le premier échangeur thermique peut être disposé :
- en amont du deuxième échangeur thermique et/ou du premier échangeur de chaleur le long d’un sens de circulation du fluide réfrigérant ; et/ou
- en aval d’au moins un composant de la chaîne d’entraînement électrique, notamment de l’au moins un élément d’électronique de puissance et/ou du groupe motopropulseur.
Le premier circuit peut comprendre la batterie électrique motrice et le premier échangeur thermique peut alors être disposé en amont de celle-ci et/ou du deuxième échangeur thermique selon le sens d’écoulement du fluide réfrigérant. Additionnellement ou alternativement, le premier échangeur thermique peut être disposé en aval du dispositif de pile à combustible selon le sens de circulation du fluide dans le deuxième circuit.
Notamment, le premier échangeur thermique peut être disposé en aval de la deuxième électrovanne et/ou une deuxième branche de contournement du premier échangeur thermique peut être disposée en aval de la deuxième électrovanne, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit.
Notamment, le premier circuit peut comprendre un premier réservoir, notamment un bocal circulant ou non circulant, et/ou le deuxième circuit peut comprendre un deuxième réservoir, notamment un bocal circulant ou non circulant.
L’invention concerne également un véhicule automobile à motorisation électrique comprenant une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, un dispositif de pile à combustible (et une chaîne d’entrainement électrique comprenant le groupe motopropulseur électrique, l’au moins un élément d’électronique de puissance et/ou la batterie électrique motrice, le véhicule comprenant un système de traitement thermique selon l’invention, au moins un organe de mesure d’une température d’un composant de la chaîne d’entrainement électrique et au moins un dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit et de la circulation du fluide dé-ionisé dans le deuxième circuit.
L’invention concerne enfin un procédé de traitement thermique d’un véhicule automobile selon l’invention, le procédé comprenant :
- une étape de mesure d’une température d’au moins l’un des composants du premier circuit et/ou du deuxième circuit, notamment l’un des composants de la chaîne d’entrainement électrique et/ou le dispositif de pile à combustible, par l’intermédiaire de l’au moins un organe de mesure;
- une étape de détermination d’un mode de traitement thermique à appliquer ;
- une étape d’application du mode de traitement thermique déterminé par ajustement de la circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit et/ou de la circulation du fluide dé-ionisé dans le deuxième circuit au moyen du dispositif de contrôle.
D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, à titre indicatif et non limitatif, en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
La est une représentation schématique simplifiée d’un exemple de réalisation d’un véhicule équipé d’un système de traitement thermique.
La est une représentation schématique d’un exemple de réalisation du système de traitement thermique.
La est une représentation schématique d’un exemple d’exécution d’un premier mode de fonctionnement du système de traitement thermique.
La est une représentation schématique d’un exemple d’exécution d’un deuxième mode de fonctionnement du système de traitement thermique.
La est une représentation schématique d’un exemple d’exécution d’un troisième mode de fonctionnement du système de traitement thermique.
La est une représentation schématique d’un exemple d’exécution d’un quatrième mode de fonctionnement du système de traitement thermique.
La est une représentation schématique d’un exemple d’exécution d’un cinquième mode de fonctionnement du système de traitement thermique.
La est une représentation schématique d’une variante de réalisation du système de traitement thermique de la .
Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un véhicule 100 automobile équipé d’un mode de réalisation d’un système de traitement thermique 1. Le véhicule 100 peut être de toute nature, c’est-à-dire qu’il peut s’agir d’un véhicule particulier, d’un véhicule utilitaire, d’un camion ou d’un bus. Egalement, le véhicule 100 peut être un véhicule autonome ou non autonome.
Particulièrement, le véhicule 100 est à motorisation électrique. En ce sens, il comprend une chaîne d’entraînement électrique comportant un groupe motopropulseur 11 électrique du véhicule 100, au moins un élément d’électronique de puissance 12 et une batterie 13 électrique motrice, aussi susceptible d’être qualifiée de « batterie », « module de batterie » ou encore « pack battery » en anglais, permettant le stockage d’énergie électrique et l’alimentation d’au moins un composant de la chaîne d’entraînement en une telle énergie électrique.
Le véhicule 100 comprend également une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 2 de l’habitacle permettant le traitement thermique d’un flux d’air envoyé vers un habitacle du véhicule 100 de sorte à chauffer ou refroidir celui-ci.
En outre, le véhicule 100 comprend un dispositif de pile à combustible 21 comprenant au moins une pile à combustible, notamment à hydrogène, configurée pour compléter les capacités de la batterie 13 électrique motrice et conférer au véhicule 100 une autonomie supplémentaire, en sus de l’autonomie fournie par ladite batterie 13. Le dispositif de pile à combustible 21 comprend une ou plusieurs pile(s) à combustible de taille et de puissance limitée, de sorte à limiter l’ajout de masse au véhicule 100 automobile. Notamment, la ou les pile(s) à combustible considérée(s) présente(nt) une puissance inférieure ou égale à 50kW, voire à 30kW. Des exemples de réalisation du dispositif de pile à combustible 21 seront davantage exposés ci-après.
De manière générale, le système de traitement thermique 1 comprend un premier circuit 10 de circulation d’un fluide réfrigérant, tel que de l’eau glycolée, comprenant au moins une partie de la chaîne d’entraînement électrique du véhicule 100. En l’espèce, le premier circuit 10 comprend, parmi les composants de la chaîne d’entraînement, le groupe motopropulseur 11 électrique du véhicule 100, l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 et la batterie 13 électrique motrice.
Le premier circuit 10 comprend également un premier échangeur de chaleur 14 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur FA1’ au véhicule 100. Particulièrement, le premier échangeur de chaleur 14 peut avoir fonction de radiateur, c’est-à-dire qu’il est configuré pour céder des calories au flux d’air extérieur FA1’ de sorte à permettre le refroidissement du fluide réfrigérant et, par extension, de tout ou partie des composants disposés sur le premier circuit 10. Notamment, le premier échangeur de chaleur 14 est un radiateur basse température, le fluide réfrigérant présentant, par exemple, des températures inférieures ou égales à 60°C, voire à 55°C au niveau dudit premier échangeur de chaleur 14. Egalement, le premier échangeur de chaleur 14 peut optionnellement être disposé en face avant du véhicule 100 ou dans tout emplacement adapté.
Le système de traitement thermique 1 comprend également un deuxième circuit 20 de circulation d’un fluide, notamment d’un fluide dé-ionisé tel que par exemple un mélange constitué en volume de 50% d’eau et de 50% d’éthylène glycol dé-ionisé, distinct du fluide réfrigérant circulant dans le premier circuit 10. Le deuxième circuit 20 comprend le dispositif de pile à combustible 21 tel qu’exposé plus haut. Le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 sont ainsi des circuits fermés fluidiquement indépendant, c’est-à-dire qu’un fluide circulant dans le premier circuit 10 n’est pas amené à circuler dans le deuxième circuit 20 et inversement.
Le deuxième circuit 20 comprend, en outre, un deuxième échangeur de chaleur 22, configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide dé-ionisé et un flux d’air extérieur FA1’’ au véhicule 100. Particulièrement, le deuxième échangeur de chaleur 22 peut avoir fonction de radiateur, c’est-à-dire qu’il est configuré pour céder des calories au flux d’air extérieur FA1’’ de sorte à permettre le refroidissement de tout ou partie des composants disposés sur le deuxième circuit 20, c’est-à-dire ici du dispositif de pile à combustible 21. Notamment, le deuxième échangeur de chaleur 22 est un radiateur haute température, le fluide dé-ionisé présentant, par exemple, des températures supérieures ou égales à 65°C, voire supérieures ou égales à approximativement 95°C, au niveau dudit deuxième échangeur de chaleur 22.
Notamment, les fluides des premier et deuxième circuits 10, 20 sont à base d’eau glycolée dont la teneur en glycol varie selon que le fluide considéré est destiné au premier circuit 10 ou au deuxième circuit 20.
Egalement, le système de traitement thermique 1 selon l’invention comprend un premier échangeur thermique 40 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 et un deuxième échangeur thermique 50 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit 10 et un circuit de circulation d’un fluide de refroidissement compris dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule 100, appelé ci-après troisième circuit 30.
En ce sens, de manière optionnelle, le système de traitement thermique 1 peut comprendre le troisième circuit 30 de circulation d’un fluide de refroidissement, par exemple un fluide diphasique. Un tel troisième circuit 30 est particulièrement compris dans l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 2 qui est destiné à mettre en œuvre, à un instant donné, le traitement thermique d’un habitacle du véhicule 100. Le troisième circuit peut présenter tout type d’architecture classiquement mise en œuvre dans une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 2, aussi, il ne sera pas exposé en détail. Par exemple le troisième circuit peut comprendre au moins un échangeur 31, notamment un échangeur ayant fonction de condenseur. Egalement, le troisième circuit 30 comprend le deuxième échangeur thermique 50.
Dans l’ensemble de la description ci-après, les termes « amont », « aval », « entrée» et «sortie » se réfèrent à un sens de circulation du fluide propre au circuit considéré, illustré par des flèches. Egalement, les termes tels que « premier », « deuxième » ou encore « primaire » et « secondaire » ont vocation à distinguer des composants similaires et non à définir une hiérarchie au sein de la présente invention.
Selon un mode de réalisation préférentiel du système de traitement thermique 1, illustré aux figures 2 à 7, le premier circuit 10 comprend une première branche 101 sur laquelle sont disposés le groupe motopropulseur 11 électrique et l’au moins un élément d’électronique de puissance 12. Additionnellement, le premier circuit 10 comprend une deuxième branche 102 comprenant la batterie 13 électrique motrice comprise dans la chaîne d’entrainement du véhicule 100. Selon une variante de réalisation non représentée, la deuxième branche 102 peut comprendre un échangeur thermique eau-eau configuré pour mettre en œuvre un échange thermique avec une boucle additionnelle indépendante qui comprend la batterie 13 électrique.
Particulièrement, l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 est préférentiellement disposé en amont du groupe motopropulseur 11 électrique selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. En effet, Les éléments électroniques de puissance présentent classiquement une plus grande sensibilité aux variations de températures que le groupe motopropulseur 11 électrique.
Egalement, l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 peut être sélectionné parmi un chargeur embarqué 12a, un convertisseur continu-continu 12b et/ou un onduleur 12c. Le chargeur embarqué 12a peut notamment être un chargeur convertisseur continu-continu 12b, ou OBC+DCDC pour « On Board Charger ». Par exemple, le convertisseur peut être propre au dispositif de pile à combustible 21.
Avantageusement, le premier circuit 10 peut comprendre une pluralité d’éléments électroniques de puissance 12. Ceux-ci sont préférentiellement disposés sur la première branche 101 telle qu’exposée précédemment. En outre, la pluralité d’éléments d’électronique de puissance 12 est préférentiellement disposée en amont du groupe motopropulseur 11 selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. Selon un exemple de réalisation illustré, la pluralité d’éléments d’électronique 12 est agencée dans un ordre particulier comprenant successivement, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant, le chargeur embarqué 12a puis le convertisseur continu-continu 12b puis l’onduleur 12c. Un tel agencement permet l’optimisation du traitement thermique de ces composants et permet d’éviter des situations de « derating » en fonction des cas de vie. En effet, les chargeurs et convertisseurs DC/DC sont classiquement plus sensibles aux montées en température et tendent à céder moins de calories au fluide réfrigérant par rapport à l’onduleur 12c. Il est donc avantageux de les placer en amont de l’onduleur 12c au sein du premier circuit 10, et notamment de la première branche 101. Egalement, les sollicitations en température tendent à impacter les éléments d’électronique de puissance 12 et leur vieillissement. Par exemple, les besoins en traitement thermique de l’onduleur 12c sont classiquement cycliques car liés aux besoins et sollicitations puissance/couple du groupe motopropulseur 11. Il en résulte des cyclages importants sur la température qui provoquent des stress-thermo-mécaniques et, sur le long terme, un risque de choc thermique et un vieillissement prématuré. En positionnant le chargeur embarqué 12a en amont du groupe motopropulseur 11 et de l’onduleur 12c, le chargeur embarqué 12a est avantageusement moins sollicité par des cyclages de températures puisqu’il n’est pas sollicité en phase de roulage.
Dans l’exemple illustré, le premier circuit 10 comprend également une troisième branche 103, comprenant le premier échangeur de chaleur 14, une quatrième branche 104 comprenant le premier échangeur thermique 40 et/ou une cinquième branche 105 comprenant le deuxième échangeur thermique 50.
Les différentes branches sont reliées les unes aux autres de sorte à définir différentes boucles de circulation du fluide réfrigérant reliées les unes aux autres, aptes à mettre en œuvre différents modes de traitement thermique.
Le circuit comprend notamment une première boucle 110 sur laquelle sont au moins disposés le premier échangeur de chaleur 14, le groupe motopropulseur 11 et l’au moins un élément d’électronique de puissance 12. En l’espèce la première boucle comprend ainsi au moins la première branche 101 et la troisième branche 103.
Le premier circuit 10 comprend également une deuxième boucle 120 sur laquelle est au moins disposé le deuxième échangeur thermique 50. Notamment, dans l’exemple de réalisation illustré, la deuxième boucle 120 comprend la batterie 13 électrique motrice et le deuxième échangeur thermique 50. Autrement dit, dans l’exemple illustré, la deuxième boucle 120 comprend au moins la deuxième branche 102 et la cinquième branche 105.
La première boucle 110 et la deuxième boucle 120 peuvent notamment être configurées pour être fluidiquement indépendantes l’une de l’autre selon le besoin. Ainsi elles peuvent être agencées de sorte que la batterie 13 électrique motrice puisse être fluidiquement indépendante du groupe motopropulseur 11 électrique et/ou de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 par une architecture du circuit en parallèle des première et deuxième boucle 110, 120, comme illustré sur la . Egalement, la première boucle 110 et la deuxième boucle 120 peuvent notamment être agencées de sorte que la batterie 13 électrique motrice puisse être fluidiquement liée au groupe motopropulseur 11 électrique et/ou à l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 par une architecture du circuit en série des première et deuxième boucle 110, 120, comme illustré sur la .
Particulièrement, la première boucle 110 et la deuxième boucle 120 sont reliées l’une à l’autre de sorte que, selon le mode de traitement thermique mis en œuvre tel qu’exposé ci-après, l’une de la première boucle 110 et/ou de la deuxième boucle 120 peut être en fonctionnement. Notamment, la première boucle 110 et la deuxième boucle 120 peuvent fonctionner au moins en partie indépendamment l’une de l’autre, c’est-à-dire que, pour un mode défini, une partie du fluide réfrigérant du premier circuit 10 passe dans la première boucle 110 sans rejoindre la deuxième boucle 120 et inversement.
En ce sens, le premier circuit 10 peut également comprendre au moins une pompe 15. Notamment, chacune de la première boucle 110 et la deuxième boucle 120 peut comprendre une pompe 15 qui lui est propre. Par exemple, une première pompe 15a peut être disposée en amont de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12. Notamment la première pompe 15a est comprise dans la première boucle 110, par exemple dans la première branche 101. Egalement, une deuxième pompe 15b peut être disposée en amont de la batterie 13 électrique motrice et/ou du deuxième échangeur thermique 50. Notamment la deuxième pompe 15b est comprise dans la deuxième boucle 120, par exemple dans la cinquième branche 105 ou dans la deuxième branche 102.
Additionnellement, le premier circuit 10, et plus particulièrement la deuxième boucle 120, peut comprendre une thermistance CTP 16, c’est-à-dire à coefficient de température positif, permettant la montée en température du fluide réfrigérant selon le besoin.
En outre, le premier circuit 10 comprend au moins un premier réservoir 17. Par exemple, le premier réservoir 17 comprend un bocal, circulant ou non circulant. La présence d’un bocal circulant permet notamment d’améliorer la performance et la durée des procédures de remplissage et dégazage du circuit. Le premier réservoir 17 peut être disposé sur la deuxième boucle 120, par exemple sur la deuxième branche 102 ou, tel qu’illustré, la cinquième branche 105. Optionnellement, le premier circuit 10 peut comprendre une pluralité de réservoirs.
La première boucle 110 et la deuxième boucle 120 sont fluidiquement reliées par une pluralité de branches. Par exemple, dans l’exemple de réalisation illustré, la deuxième boucle 120 est reliée à la première boucle 110 par l’intermédiaire d’une branche de liaison 106. La première boucle 110 et la deuxième boucle 120 sont également reliées par une première branche de contournement 107 du premier échangeur de chaleur 14 d’une part, et/ou par une deuxième branche de contournement 108 du premier échangeur thermique 40 d’autre part.
Le premier circuit 10 comprend préférentiellement une pluralité d’électrovannes configurées pour diriger sélectivement le fluide réfrigérant vers les différentes branches et/ou boucles, notamment de sorte à contourner ou non un composant déterminé du premier circuit 10. Dans les figures illustrées, chaque électrovanne comprend une entrée et deux sorties possibles.
Le premier circuit 10 comprend notamment une première électrovanne 18, configurée pour diriger le fluide réfrigérant sélectivement vers le premier échangeur de chaleur 14 ou pour contourner celui-ci en fonction d’un mode de traitement thermique mis en œuvre. La première électrovanne 18 peut fonctionner selon un principe ON/OFF, c’est-à-dire selon un principe d’ouverture et fermeture de l’accès à une branche définie. Alternativement, la première électrovanne 18 peut être du type « proportionnelle » de sorte à assurer la circulation du fluide réfrigérant avec plus ou moins de débit selon le besoin. En l’espèce, la première électrovanne 18 est notamment reliée à la troisième branche 103. Dans l’exemple illustré, la troisième électrovanne est également reliée à la première branche de contournement 107.
Le premier circuit 10 comprend également une deuxième électrovanne 19, configurée pour diriger le fluide réfrigérant sélectivement vers le premier échangeur thermique 40 ou pour contourner celui-ci selon le mode de traitement thermique mis en œuvre. Similairement à la première électrovanne 18, la deuxième électrovanne 19 peut fonctionner selon un principe ON/OFF ou être du type « proportionnelle ». En l’espèce, la deuxième électrovanne 19 est au moins reliée à la quatrième branche 104 et à la deuxième branche de contournement 108. Egalement, la deuxième électrovanne 19 est reliée à la première branche 101.
La description ci-après expose de manière plus détaillée l’architecture du premier circuit 10. Il est entendu qu’une telle architecture est représentative d’un exemple particulier de réalisation et que d’autres rattachement des branches et/ou agencements des composants pourront être envisagés selon le besoin dans la mesure où ils n’affectent pas le fonctionnement du système de traitement thermique selon l’invention. Dans l’exemple de réalisation particulier illustré, une extrémité de la première branche 101 est reliée à quatrième branche 104 et à la deuxième branche de contournement 108 par l’intermédiaire de la deuxième électrovanne 19 de sorte que le fluide réfrigérant sortant de la première branche 101 peut sélectivement être envoyé vers le premier échangeur thermique 40 ou contourner ledit échangeur. La deuxième branche de contournement 108 rejoint la quatrième branche 104 en aval du premier échangeur thermique 40 au niveau d’un premier point de convergence. La quatrième branche 104 est, quant à elle, reliée à la troisième branche 103 et à la première branche de contournement 107, permettant de contourner le premier échangeur de chaleur 14, par l’intermédiaire de la première électrovanne 18. Le fluide réfrigérant issu de la première branche 101, passant ou non par le premier échangeur thermique 40, peut ainsi être envoyé vers le premier échangeur de chaleur 14, notamment de sorte à céder des calories au flux d’air extérieur FA1’ et ainsi être refroidi. Le fluide réfrigérant continue alors à circuler sur la première boucle 110. Additionnellement ou alternativement, le fluide réfrigérant peut être envoyé vers la deuxième boucle 120 par l’intermédiaire de la première branche de contournement 107.
La première branche de contournement 107 est reliée à la deuxième boucle 120 au niveau d’un deuxième point de convergence. La deuxième branche 102, la cinquième branche 105 et la première branche de contournement 107 sont ainsi reliées en ce point. Le fluide réfrigérant peut ensuite circuler dans la deuxième boucle 120, comprenant au moins la deuxième branche 102 et la cinquième branche 105, puis être renvoyée vers la première boucle 110 par l’intermédiaire de la branche de liaison106. La première branche 101 est ainsi reliée à la deuxième boucle 120 au niveau d’un premier point de divergence et à la première boucle 110 au niveau d’un troisième point de convergence.
Tel qu’exposé précédemment, le deuxième circuit 20 comprend le dispositif de pile à combustible 21. Le dispositif de pile à combustible 21 est disposé sur une branche primaire 201 du deuxième circuit 20. De manière générale, le dispositif de pile à combustible 21 est réalisé selon des principes connus de l’Homme du métier. Le dispositif de pile à combustible 21, non détaillé, peut notamment comprendre une boucle interne pouvant être isolée du reste du deuxième circuit 20 par l’intermédiaire d’un thermostat. Le thermostat permet notamment de limiter la circulation de tout ou partie du fluide dé-ionisé à la boucle interne pendant une durée nécessaire à la montée en température de la pile à combustible. Le dispositif de pile à combustible 21 peut également comprendre au moins l’un parmi une pompe, une thermistance CTP et/ou un réservoir, par exemple du type bocal circulant ou non circulant tel qu’exposé précédemment.
Le premier échangeur thermique 40 est disposé en aval du dispositif de pile à combustible 21, notamment sur la branche primaire 201. Le premier échangeur thermique 40 est également disposé en amont deuxième échangeur de chaleur 22. Le deuxième circuit 20 comprend, de manière optionnelle mais préférentielle, une branche annexe 210, reliée à la branche primaire 201 par un point de divergence et un point de convergence respectivement disposés en amont et en aval du premier échangeur thermique 40. Une telle branche annexe 210 permet le contournement du premier échangeur thermique 40 par une partie du fluide dé-ionisé de sorte à maintenir le débit au sein du deuxième circuit 20 et ainsi limiter les pertes de charge au niveau dudit échangeur.
Le deuxième circuit 20 comprend également une branche secondaire 202, sur laquelle est disposée le deuxième échangeur de chaleur 22, et une branche primaire de contournement 203, permettant de contourner ledit deuxième échangeur de chaleur 22. Le fluide dé-ionisé peut ainsi contourner ou non le deuxième échangeur de chaleur 22 selon le besoin. En ce sens, le système de traitement thermique 1, et plus particulièrement le deuxième circuit 20, peut comprendre une troisième électrovanne 23 configurée pour diriger le fluide réfrigérant sélectivement vers le deuxième échangeur de chaleur 22 ou pour contourner celui-ci selon le mode de traitement thermique mis en œuvre. De manière préférentielle, la troisième électrovanne 23 est du type « proportionnelle ».
De manière classique, le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 peuvent chacun comprendre des capteurs, notamment des organes de mesure 41 d’une température et/ou d’une pression du fluide circulant dans le circuit considéré. La illustre des exemples de positionnement d’une pluralité d’organes de mesure 41 de la température. Par exemple, les organes de mesure 41 peuvent être disposés sur la première boucle 110, par exemple au niveau de l’au moins un élément électronique de puissance ou de chacun des éléments électroniques de puissance. Egalement, un organe de mesure peut être disposé en amont du premier échangeur de chaleur 14 et/ou en amont de la batterie 13 électrique motrice. Des organes de mesure 41 de la température peuvent également être disposés sur le deuxième circuit 20 en amont du deuxième échangeur de chaleur 22 et/ou en amont du dispositif de pile à combustible 21 et/ou en amont du premier échangeur thermique 40.
Egalement, le deuxième circuit 20 peut comprendre un deuxième réservoir 24, notamment un bocal circulant ou non circulant tel qu’exposé précédemment. Un tel deuxième réservoir 24 peut être dédié au dégazage du deuxième circuit 20. Le deuxième réservoir 24 peut, par exemple, être disposé sur la branche secondaire 202 ou sur une branche annexe 210’, reliée à la branche secondaire 202.
Le système de traitement thermique selon l’invention permet ainsi, selon le besoin, des échanges thermiques entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 d’une part et entre le premier circuit 10 et le troisième circuit 30 d’autre part, permettant une optimisation de la redistribution des calories générées par le véhicule 100. Le système de traitement thermique est ainsi adapté à réchauffer ou refroidir la batterie 13 électrique motrice, un ou plusieurs éléments d’électronique de puissance 12 et le groupe motopropulseur 11 ou encore à chauffer l’habitacle par l’intermédiaire du deuxième échangeur thermique 50 tout en minimisant les consommations électriques et d’hydrogène requises pour mettre en œuvre les différents traitements thermiques.
L’invention concerne également un procédé de traitement thermique du véhicule 100 automobile. En d’autres termes, un tel procédé peut être considéré comme un procédé de fonctionnement ou d’utilisation d’un véhicule 100 équipé du système de traitement thermique 1 selon l’invention. Alternativement, un tel procédé correspond à un procédé de fonctionnement ou d’utilisation du système de traitement thermique 1.
Le procédé comprend une étape de mesure d’une température d’un composant du premier circuit 10 et/ou du deuxième circuit 20 par l’intermédiaire d’un ou plusieurs organes de mesure 41. Notamment, le procédé comprend la mesure de la température d’un composant de la chaîne d’entrainement électrique sélectionné parmi le groupe motopropulseur 11 électrique, l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 et/ou la batterie 13 électrique motrice, et/ou la mesure de la température du dispositif de pile à combustible 21.
Le procédé comprend ensuite une étape de détermination d’un mode de traitement thermique à appliquer, correspondant à un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1. Par exemple, une telle détermination peut être effectuée par comparaison des données de mesures de température relatives à un ou plusieurs composant(s) avec des données relatives à des températures optimales et/ou limites de fonctionnement d’un composant considéré. De telles données peuvent être stockées sur un ou plusieurs éléments de mémoire du véhicule 100 tandis que les comparaisons peuvent être réalisée par une unité de traitement comprenant un calculateur ou un ordinateur embarqué.
Le procédé comprend ensuite une étape d’application du mode de traitement thermique déterminé par ajustement de la circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit 10 et/ou de la circulation du fluide dé-ionisé dans le deuxième circuit 20. La circulation du fluide réfrigérant et la circulation du fluide dé-ionisé peuvent notamment être dirigées par l’intermédiaire d’au moins un dispositif de contrôle équipé dans le véhicule 100. Le dispositif de contrôle est notamment apte à actionner la première électrovanne 18, la deuxième électrovanne 19 et/ou la troisième électrovanne 23 selon le besoin.
Les figures 3 à 7 illustrent schématiquement des exemples d’exécution, non limitatifs, de différents modes de fonctionnement du système de traitement thermique 1 correspondant à différents types de traitement thermiques pouvant être mis en œuvre.
Selon un premier mode de fonctionnement, illustré à la , le système de traitement thermique 1 peut mettre en œuvre le traitement thermique de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 et du groupe motopropulseur 11. Dans un tel mode de fonctionnement, le dispositif de pile à combustible 21 peut être éteint et il n’est pas nécessaire d’effectuer un traitement thermique de la batterie 13 électrique motrice ou encore de l’habitacle. La puissance de refroidissement nécessaire peut donc être fournie par le premier échangeur de chaleur 14 et il n’est pas nécessaire de mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20. Le fluide réfrigérant passe ainsi par la première branche 101, capte des calories de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 et du groupe motopropulseur 11. Le fluide réfrigérant contourne ensuite le premier échangeur thermique 40 puis est envoyé vers le premier échangeur de chaleur 14. Dans l’exemple de réalisation illustré, la deuxième électrovanne 19 est donc pilotée de sorte que le fluide réfrigérant est dirigé vers la deuxième branche de contournement 108 tandis que la première électrovanne 18 est pivotée afin d'envoyer le fluide réfrigérant vers la troisième branche 103. Au niveau du premier échangeur de chaleur 14, le fluide réfrigérant cède des calories au flux d’air extérieur FA1’, permettant de ce fait le refroidissement du fluide. Dans un tel mode de fonctionnement, la circulation du fluide réfrigérant est ainsi limitée à la première boucle 110.
La illustre un deuxième mode de fonctionnement, susceptible d’être mis en œuvre en situation de roulage classique. Dans une telle situation, il peut être nécessaire de mettre en œuvre le traitement thermique de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12, du groupe motopropulseur 11 et de la batterie 13 électrique motrice. Similairement au premier mode de fonctionnement, le dispositif de pile à combustible 21 peut être éteint et la puissance de refroidissement nécessaire peut être fournie par le premier échangeur de chaleur 14 sans qu’il soit nécessaire de mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20. Dans un tel mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant passe par la première branche 101, capte des calories de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 et du groupe motopropulseur 11 puis contourne le premier échangeur thermique 40 tel que décrit précédemment. Le fluide réfrigérant est ensuite envoyé vers la deuxième boucle 120 par l’intermédiaire de la première électrovanne 18 et de la première branche de contournement 107. Une partie du fluide réfrigérant est envoyée vers la deuxième branche 102 et l’autre vers la cinquième branche 105. Au niveau du deuxième échangeur thermique 50, le fluide réfrigérant cède des calories au fluide de refroidissement circulant dans le troisième circuit 30, permettant ainsi indirectement de chauffer l’habitacle par l’intermédiaire de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 2 si nécessaire. Dans un même temps, le fluide réfrigérant passe au niveau de la batterie 13 électrique motrice et capte des calories de celle-ci de sorte à permettre son refroidissement ou son réchauffage. Le fluide réfrigérant issu de la deuxième branche 102, comprenant la batterie 13 électrique motrice, et la cinquième branche 105, comprenant le deuxième échange thermique 50 est ensuite renvoyé vers la première boucle 110 par l’intermédiaire de la branche de liaison 106.
La illustre un troisième mode de fonctionnement, susceptible d’être mis en œuvre lors de phases de recharge de la batterie 13 électrique motrice, lorsque le véhicule 100 est à l’arrêt. Dans de telles conditions, l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 tel que le chargeur embarqué 12a requiert un traitement thermique tandis que les autres éléments électroniques de puissance ou le groupe motopropulseur 11 ne requièrent pas un tel traitement thermique. Egalement, la batterie 13 électrique motrice peut nécessiter un traitement thermique. Dans un tel mode de fonctionnement, la circulation du fluide réfrigérant peut être limitée à la première boucle 110, similairement à ce qui a été exposé en référence au premier mode de fonctionnement, lorsque seul le chargeur embarqué 12a requiert un traitement thermique. Alternativement, une partie du fluide réfrigérant peut circuler dans la première boucle 110 et une partie du fluide réfrigérant peut circuler dans la deuxième boucle 120, tel qu’illustré à la . Les deux boucles peuvent alors fonctionner indépendamment l’une de l’autre au sein du premier circuit 10, c’est-à-dire que la partie du fluide circulant dans la première boucle 110 n’est pas envoyée vers la deuxième boucle 120 et inversement pendant une période définie. Selon une autre alternative, le fluide réfrigérant peut circuler dans la première boucle 110 et dans la deuxième boucle 120 de manière connectée, similairement à ce qui a été exposé en référence au deuxième mode de fonctionnement. Indépendamment de l’alternative d’exécution mise en œuvre, le fluide réfrigérant contourne le premier échangeur thermique 40 et le dispositif de pile à combustible 21 est alors éteint.
La illustre un exemple d’exécution d’un quatrième mode de fonctionnement. Un tel mode de fonctionnement peut être mis en œuvre en situation « d’ambiance froide », c’est-à-dire notamment en conditions de démarrage et/ou, par exemple, lorsque la température extérieure au véhicule 100 est inférieure ou égale à 10°C, voire inférieure ou égale à 6°C ou encore à 0°C. Dans de telles conditions, il est nécessaire de réchauffer tout ou partie de la chaîne d’entraînement, notamment l’au moins un élément d’électronique de puissance 12, le groupe motopropulseur 11 et éventuellement la batterie 13 électrique motrice. Dans un tel mode de fonctionnement, le dispositif de pile à combustible 21 fonctionne et s’échauffe. Il chauffe ainsi le fluide dé-ionisé circulant dans le deuxième circuit 20. Egalement, le fluide dé-ionisé contourne le deuxième échangeur de chaleur 22 de sorte à ne pas être refroidi. La troisième électrovanne 23 est ainsi commandée de sorte à diriger la circulation du fluide dé-ionisée depuis la branche primaire 201 vers la branche primaire de contournement 203. Dans un même temps, dans le premier circuit 10, le fluide réfrigérant passe par le premier échangeur thermique 40 au niveau duquel il récupère des calories cédées par le fluide dé-ionisées. Le fluide réfrigérant contourne ensuite le premier échangeur de chaleur 14 et passe dans la première branche de contournement 107 puis est envoyé vers la deuxième boucle 120. Dans la deuxième boucle 120, le fluide réfrigérant chauffé permet le réchauffement de la batterie 13 électrique motrice à une température plus adaptée lors de conditions « ambiance froide ». De même, le deuxième échangeur thermique 50 peut céder des calories au troisième circuit 30 afin de permettre le chauffage de l’habitacle lorsque celui-ci est requis. Le fluide réfrigérant est ensuite renvoyé vers la première boucle 110 par l’intermédiaire de la branche de liaison 106. Il passe alors par la première branche 101, permettant ainsi de réchauffer l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 et le groupe motopropulseur 11. Le positionnement du premier échangeur thermique 40 en amont de la batterie 13 électrique motrice et/ou du deuxième échangeur thermique 50 d’une part et en aval de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 et du groupe motopropulseur 11 permet avantageusement la mise en œuvre d’un échange thermique avec un fluide réfrigérant présentant une température plus élevée au niveau de ladite batterie 13 qu’au niveau de l’au moins un élément d’électronique de puissance 12 notamment. Une telle architecture est adaptée et optimisée pour préserver l’au moins un élément d’électronique de puissance 12, plus sensible aux variations de températures. De même, le fluide dé-ionisé étant refroidi par les différents échanges thermiques mis en œuvre, il permet, en outre, le refroidissement au moins partiel du dispositif de pile à combustible 21 lorsque celui-ci présente un échauffement inadapté à son fonctionnement.
La illustre un exemple d’exécution d’un cinquième mode de fonctionnement, visant notamment à permettre le refroidissement du dispositif de pile à combustible 21. Par exemple, une telle situation peut être similaire à celle décrite en référence au quatrième mode de fonctionnement, mais avec un échauffement du dispositif de pile à combustible 21 plus important, ne pouvant pas être traité par le premier échangeur thermique 40 seul. Dans un tel mode de fonctionnement, dans le deuxième circuit 20, le fluide dé-ionisé sortant du premier échangeur thermique 40 peut être envoyé, par l’intermédiaire de la troisième électrovanne 23, vers la branche secondaire 202. Dans le deuxième échangeur de chaleur 22, le fluide dé-ionisé cède des calories au flux d’air et est ainsi refroidi. Il est ensuite renvoyé vers le dispositif de pile à combustible 21 qu’il peut ainsi refroidir à une température adaptée. Un tel principe permet ainsi un refroidissement additionnel du dispositif de pile à combustible 21.
Le véhicule 100 selon l’invention comprend ainsi d’une part une batterie 13 électrique motrice, notamment adaptée à la plupart des trajets susceptibles d’être effectués par un utilisateur, et un dispositif de pile à combustible 21 permettant d’accroître l’autonomie du véhicule 100 tout en limitant l’encombrement et l’augmentation de masse classiquement observés lorsque le nombre de modules ou cellules de la batterie 13 motrice sont augmentés. Le système de traitement thermique 1 selon l’invention est adapté à un tel véhicule afin de permettre une optimisation du véhicule 100 en améliorant la distribution des calories disponibles au sein de différents circuits selon le besoin. Le système de traitement thermique 1 est notamment apte à mettre en œuvre le refroidissement du dispositif de pile à combustible 21 par évacuation des calories au niveau d’un échangeur de chaleur ayant notamment fonction de radiateur d’une part et par échange thermique avec le circuit comprenant tout ou partie de la chaîne d’entraînement électrique du véhicule 100 d’autre part. Le système de traitement thermique 1 est également apte à mettre en œuvre le refroidissement de tout ou partie des composants de la chaîne d’entrainement, notamment par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur ayant fonction de radiateur, et le chauffage de ces mêmes composants par l’intermédiaire d’un échange thermique avec le circuit comprenant le dispositif de pile à combustible 21. Egalement, le système de traitement thermique 1 est adapté pour mettre en œuvre le chauffage des composants de la chaîne d’entraînement et/ou de l’habitacle en utilisant les calories cédées par le dispositif de pile à combustible 21, notamment en situation d’ambiance froide. Il permet ainsi une optimisation des performances de ces composants mais également une réduction de leur usure ou encore leur vieillissement prématuré.
Les calories générées au niveau du dispositif de pile à combustible 21 sont redistribuées plus efficacement au sein du véhicule 100, permettant ainsi la réduction de la consommation électrique relative aux différents traitements thermiques du véhicule 100 et l’optimisation de la consommation d’énergie globale entre le traitement thermique des composants de la chaîne d’entraînement, le confort thermique habitacle et la production/consommation d’énergie par le dispositif de pile à combustible 21.
En outre, la coopération entre les différents circuits et l’optimisation résultante de la distribution des calories permet avantageusement la réduction des dimensions des échangeurs de chaleur sur flux d’air, tels que les radiateurs, notamment les radiateurs disposés en face avant. L’encombrement classiquement généré par les systèmes de traitements thermiques l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 2 au sein du véhicule 100, plus particulièrement en face avant, peut ainsi être réduit. Egalement, les dimensions et le nombre d’ouvertures permettant le passage des flux d’air extérieur peuvent être limités, voire réduits. Il en résulte ainsi une réduction des trainées aérodynamiques.
Le positionnement du dispositif de pile à combustible 21 et de la chaîne d’entraînement sur des circuits distincts permet avantageusement la protection du dispositif de pile à combustible 21, dont la structure même est inadaptée aux fluides réfrigérants classiquement utilisés dans le cadre du traitement thermique de la chaîne d’entraînement. L’empilement d’électrodes, ou « stack » en anglais, du dispositif de pile à combustible 21 est ainsi préservé par l’utilisation d’un fluide dé-ionisé présentant une faible conductivité électrique. En outre, les circuits étant séparés, le nombre de composants disposés sur le circuit comprenant le dispositif de pile à combustible 21 est avantageusement limité, réduisant de ce fait le risque de contamination du fluide dé-ionisé utilisé.
En outre, un tel positionnement sur des circuits distincts est particulièrement adapté aux particularités propres aux composants de la chaîne d’entraînement ou du dispositif de pile à combustible 21 telles que leurs sensibilités variables aux variations de températures ou leur fonctionnement à des températures différentes.
Une alternative au système de traitement thermique précédemment décrit est illustrée à la . Il se démarque de la description précédente par le positionnement du premier échangeur thermique 40, configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20, au sein de la deuxième boucle 120 en lieu d’en amont de ladite boucle tel que décrit plus haut. Il est entendu que la description précédente s’appliquemutatis mutandisà la présente alternative. Le premier échangeur thermique 40 est particulièrement disposé en aval de la batterie 13 électrique motrice ou, tel que mentionné plus haut, d’un échangeur thermique eau-eau configuré pour mettre en œuvre un échange thermique avec une boucle additionnelle indépendante qui comprend la batterie 13 électrique motrice.
Cette disposition alternative permet avantageusement de transférer les calories du deuxième circuit 20 directement dans la deuxième boucle 120 propre au traitement thermique de la batterie 13 électrique motrice.
L’invention présente ainsi de nombreux avantages. Dans le cas de l’exemple de réalisation illustré aux figures 2 à 7 particulièrement, la première boucle 110, comprenant au moins l’un des composants de la chaîne d’entrainement électrique et notamment le groupe motopropulseur 11 électrique du véhicule 100, et la deuxième boucle 120, comprenant la batterie 13 électrique motrice ou l’échangeur thermique eau-eau, peuvent être physiquement dissociées l’une de l’autre en cas de besoin de sorte que lesdites boucles soient indépendantes l’une de l’autre. Un tel principe peut, par exemple, être mis en œuvre en cas d’échauffement de l’un des composants de la chaîne d’entrainement électrique, notamment du groupe motopropulseur 11 électrique, au-delà de seuils de températures prédéfinis. Le fluide réfrigérant est alors envoyé vers le premier échangeur de chaleur 14 et le premier échangeur thermique 40 ne met pas en œuvre d’échange thermique apte à permettre un traitement thermique de la batterie 13 électrique motrice tant que la température du ou des composant(s) de la chaîne d’entrainement électrique concerné(s) n’est pas strictement inférieure aux seuils de températures prédéfinis.
Dans l’exemple de réalisation illustré à la , l’implantation du premier échangeur thermique 40 dans la deuxième boucle 120 permet avantageusement la mise en œuvre de l’échange thermique entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 afin de réchauffer la batterie 13 électrique motrice indépendamment de la situation thermique de la première boucle 110 ou de la première branche 101 sur laquelle sont disposés les composants de la chaîne d’entrainement électrique, plus particulièrement le groupe motopropulseur 11 électrique et l’au moins un élément d’électronique de puissance 12. Ainsi, le l’échange thermique entre les premier et deuxième circuits 10 et 20 est effectif, notamment à des fins de chauffage de la batterie 13, motrice électrique indépendamment du fait que la première boucle 110 et la deuxième boucle 120 fonctionnent indépendamment ou non.
Egalement, de manière avantageuse, le système de traitement thermique tel qu’illustré à la peut permettre un échange thermique permanent du deuxième circuit 20 vers le premier circuit 10 de sorte que le deuxième échangeur thermique 50 peut être alimenté en fluide réfrigérant réchauffé, notamment par le premier échangeur thermique 40, ce qui permet de transférer sans discontinuité une partie des calories que le dispositif de pile à combustible 21 est susceptible de transmettre au premier circuit 10 par l’intermédiaire du premier échangeur thermique 40.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalent et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens dans la mesure où ils remplissentin fineles fonctionnalités décrites et illustrées dans le présent document.

Claims (12)

  1. Système de traitement thermique (1) d’un véhicule (100) automobile comprenant une installation de ventilation, de chauffage et/ou climatisation (2), un dispositif de pile à combustible (21) et une chaîne d’entrainement électrique comportant un groupe motopropulseur (11) électrique du véhicule (100), au moins un élément d’électronique de puissance (12) et une batterie (13) électrique motrice, le système de traitement thermique (1) comprenant :
    - un premier circuit (10) de circulation d’un fluide réfrigérant comprenant au moins l’un des composants de la chaîne d’entrainement électrique, notamment le groupe motopropulseur (11) électrique du véhicule (100), un ou plusieurs élément(s) d’électronique de puissance (12) et/ou la batterie (13) électrique motrice, le premier circuit comprenant, en outre, un premier échangeur de chaleur (14) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur (FA1’) au véhicule (100) ;
    - un deuxième circuit (20) de circulation d’un fluide, notamment d’un fluide dé-ionisé, comprenant le dispositif de pile à combustible (21) et un deuxième échangeur de chaleur (22) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur (FA1’’) au véhicule (100) ; et
    - un premier échangeur thermique (40) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit (10) et le deuxième circuit (20).
  2. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, comprenant un troisième circuit (30) de circulation d’un fluide de refroidissement, distinct du premier circuit (10) et du deuxième circuit (20) et compris dans l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation (2), le système comprenant un deuxième échangeur thermique (50) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le premier circuit (10) et le troisième circuit (30).
  3. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier circuit (10) comprend :
    - une première boucle (110) comprenant le groupe motopropulseur (11) électrique et l’au moins un élément d’électronique de puissance (12) ; et/ou
    - une deuxième boucle (120) comprenant la batterie (13) électrique motrice ou un échangeur thermique eau-eau configuré pour mettre en œuvre un échange thermique avec une boucle additionnelle comprenant la batterie (13) électrique motrice.
  4. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de composants de la chaîne d’entrainement, l’au moins un élément d’électronique de puissance (12) étant disposé en amont du groupe motopropulseur (11) électrique selon un sens de circulation du fluide réfrigérant et/ou l’au moins un élément d’électronique de puissance (12) étant sélectionné parmi un chargeur embarqué (12a), un convertisseur continu-continu (12b) et/ou un onduleur (12c).
  5. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier circuit (10) comprend une pluralité d’éléments d’électronique de puissance (12) comprenant successivement, selon un sens de circulation du fluide réfrigérant, au moins un chargeur embarqué (12a) et/ou un convertisseur continu-continu (12b) puis un onduleur (12c).
  6. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
    - le premier circuit (10) comprend une première électrovanne (18), configurée pour diriger le fluide réfrigérant sélectivement vers le premier échangeur de chaleur (14) ou pour contourner celui-ci selon un mode de traitement thermique mis en œuvre ; et/ou
    - le premier circuit (10) comprend une deuxième électrovanne (19), configurée pour diriger le fluide réfrigérant sélectivement vers le premier échangeur thermique (40) ou pour contourner celui-ci selon un mode de traitement thermique mis en œuvre ; et/ou
    - le deuxième circuit (20) comprend une troisième électrovanne (23), configurée pour diriger le fluide dé-ionisé sélectivement vers le deuxième échangeur de chaleur (22) ou pour contourner celui-ci selon un mode de traitement thermique mis en œuvre.
  7. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier échangeur thermique (40) est disposé :
    - en amont du deuxième échangeur thermique (50) et/ou du premier échangeur de chaleur (14) le long d’un sens de circulation du fluide réfrigérant ; et/ou
    - en aval d’au moins un composant de la chaîne d’entraînement électrique, notamment de l’au moins un élément d’électronique de puissance (12) et/ou du groupe motopropulseur (11).
  8. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel :
    - le premier circuit (10) comprend la batterie (13) électrique motrice, le premier échangeur thermique (40) étant disposé en amont de celle-ci et/ou du deuxième échangeur thermique (50), selon le sens d’écoulement du fluide réfrigérant, et/ou
    - le premier échangeur thermique (40) est disposé en aval du dispositif de pile à combustible (21) selon le sens de circulation du fluide dans le deuxième circuit (20).
  9. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 6, dans lequel le premier échangeur thermique (40) est disposé en aval de la deuxième électrovanne (19) et/ou une deuxième branche de contournement (108) du premier échangeur thermique (40) est disposée en aval de la deuxième électrovanne (19), selon le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit (10).
  10. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier circuit (10) comprend un premier réservoir (17), notamment un bocal circulant ou non circulant, et/ou le deuxième circuit (20) comprend un deuxième réservoir (24), notamment un bocal circulant ou non circulant.
  11. Véhicule (100) automobile à motorisation électrique comprenant une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation (2), un dispositif de pile à combustible (21) et une chaîne d’entrainement électrique comprenant le groupe motopropulseur (11) électrique, l’au moins un élément d’électronique de puissance (12) et/ou la batterie (13) électrique motrice, le véhicule (100) comprenant un système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, au moins un organe de mesure (41) d’une température d’un composant de la chaîne d’entrainement électrique et au moins un dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit (10) et de la circulation du fluide dé-ionisé dans le deuxième circuit (20).
  12. Procédé de traitement thermique d’un véhicule (100) automobile selon la revendication précédente, le procédé comprenant :
    - une étape de mesure d’une température d’au moins l’un des composants du premier circuit (10) et/ou du deuxième circuit (20), notamment l’un des composants de la chaîne d’entrainement électrique et/ou le dispositif de pile à combustible (21), par l’intermédiaire de l’au moins un organe de mesure (41) ;
    - une étape de détermination d’un mode de traitement thermique à appliquer ;
    - une étape d’application du mode de traitement thermique déterminé par ajustement de la circulation du fluide réfrigérant dans le premier circuit (10) et/ou de la circulation du fluide dé-ionisé dans le deuxième circuit (20) au moyen du dispositif de contrôle.
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