WO2016174347A1 - Système pour véhicule automobile - Google Patents

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WO2016174347A1
WO2016174347A1 PCT/FR2016/050983 FR2016050983W WO2016174347A1 WO 2016174347 A1 WO2016174347 A1 WO 2016174347A1 FR 2016050983 W FR2016050983 W FR 2016050983W WO 2016174347 A1 WO2016174347 A1 WO 2016174347A1
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machine
combustion engine
electric machine
air conditioning
conditioning device
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PCT/FR2016/050983
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Inventor
Sébastien Potteau
Benoît COFFIN
Ryosuke Izawa
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K25/00—Auxiliary drives
    • B60K25/02—Auxiliary drives directly from an engine shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3222—Cooling devices using compression characterised by the compressor driving arrangements, e.g. clutches, transmissions or multiple drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/003—Starting of engines by means of electric motors said electric motor being also used as a drive for auxiliaries, e.g. for driving transmission pumps or fuel pumps during engine stop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a system for a motor vehicle, in particular a truck or a bus.
  • the invention aims to improve this type of system.
  • the invention thus relates to a system for a motor vehicle, this system comprising:
  • an electric machine configured to supply a torque to an internal combustion engine of the vehicle, in particular for starting this internal combustion engine of the vehicle,
  • a cooling circuit of the machine arranged to cool this machine and / or a power electronics associated with this machine, this cooling circuit being connected to an air conditioning device, also called air conditioning device, of the vehicle. Thanks to the invention, it is possible to increase the electric power of the electric machine because this well cooled machine can produce more electrical power.
  • the invention also allows to take advantage of a simple cooling circuit, namely connected to the air conditioning device present on the vehicle, to cool the electric machine. For example, it is not necessary to provide an additional pump, for example a water pump, to cool the electric machine since it is possible to use the air conditioning device already present on the vehicle.
  • the electric machine is reversible so that, in addition to being able to provide a torque to the combustion engine, be able to operate as an alternator driven by the combustion engine.
  • the machine is further configured to mechanically operate equipment formed by a compressor, including the air conditioning device.
  • the equipment is configured to be able to operate with the electric machine when the combustion engine of the vehicle is at a standstill.
  • the air conditioning device comprises in addition to the cooling circuit of the electric machine, a cooling circuit of the passenger compartment arranged to cool the passenger compartment.
  • the cooling circuit of the electric machine and that of the passenger compartment are arranged to use the same compressor of the air conditioning device.
  • the cooling circuits of the machine and the passenger compartment are connected in series.
  • the air conditioning device can use a cooling fluid capable of changing state, in particular from a gaseous state to a liquid state and vice versa.
  • the air conditioning device comprises a condenser through which the cooling fluid can circulate, this condenser being arranged to condense the cooling fluid from the gaseous state to the liquid state.
  • the air conditioning device advantageously comprises an evaporator through which the cooling fluid can circulate, this evaporator being arranged to evaporate the cooling fluid from the liquid state to the gaseous state.
  • the evaporator is used to cool the air that is sent into the cabin.
  • the air conditioning device comprises an expansion valve through which the cooling fluid can flow, this expansion valve being arranged to expand the cooling fluid which is in the liquid state, the temperature of the fluid cooling then falling.
  • the air conditioning device is arranged to allow the cooling fluid to be cooled to a temperature that is lower, for example, than 10 ° C., especially less than 5 ° C.
  • the electrical performance of the electric machine is advantageously increased due to the cooling allowed by the cooling circuit.
  • the cooling circuit of the machine is arranged to cool the machine also when the machine operates as an alternator, this machine being then driven by the internal combustion engine of the vehicle. This increases the electrical performance of the machine during this phase of electricity production and also allows the machine to debit more power in the regenerative braking phase.
  • the invention also relates to a method for cooling an electric machine configured to provide torque to an internal combustion engine of the vehicle, in particular for starting the internal combustion engine of the vehicle:
  • the electric machine is reversible so that, in addition to being able to start the combustion engine, be able to operate as an alternator driven by the combustion engine.
  • the electric machine makes it possible to perform the Stop-Start function, allowing automatically restart the combustion engine at the end of an automatic shutdown phase, a phase called "Idling Stop" in English.
  • This automatic stopping phase corresponds for example to a stop at a red light, and the combustion engine is restarted when the driver presses the accelerator pedal.
  • the combustion engine is stopped, the reversible electric machine can operate the equipment that otherwise would also be stopped.
  • the invention is particularly advantageous for a truck or a bus.
  • this reversible machine produces electric current that charges a battery of the vehicle.
  • the invention makes it possible to dispense with the use of electrified and autonomous equipment.
  • the electric machine has an electric power between 4 and 25 kWatts, especially between 6 and 12 kWatts, including a power substantially equal to 8 kWatts.
  • This type of machine is for example a machine driven belt.
  • the electric machine is, if desired, configured to generate electric current during braking of the vehicle engine. This allows regenerative braking.
  • the electric machine is configured to assist the combustion engine when the latter is in operation.
  • the equipment is configured to operate with the electric machine when the combustion engine is stopped. If the equipment is an air conditioning compressor, this allows the air conditioning of the cabin even during phases of automatic shutdown or "Idling Stop".
  • the equipment comprises a rotary member, in particular rotary shaft, this rotary member having an axis of rotation offset from the axis of rotation of the electric machine.
  • the rotary shaft is operated for compressed air.
  • the rotary member of the equipment is configured to be able selectively to:
  • the rotary member, in particular the rotary shaft, of the equipment is associated with a drive member, in particular a pulley, which is selectively coupled and decoupled with respect to the rotary member, so that that when the driving member is coupled with the rotary member, these two members rotate together, and when the drive member is decoupled from the rotary member, the drive member can rotate without causing the rotary member.
  • a drive member in particular a pulley
  • the drive member of the equipment is rotated systematically when the electric machine rotates.
  • the drive of the equipment can not be idle when the electric machine is running.
  • the equipment comprises a clutch, in particular an electromagnetic clutch, arranged to selectively couple and decouple the drive member and the rotary member of the equipment.
  • the electrical machine comprises a first drive member associated with the internal combustion engine and a second drive member associated with the equipment, the two members being selectively rotationally fixed or rotatably detachable.
  • the two drive members being interconnected by a clutch, in particular an electromagnetic clutch, arranged to selectively couple and decouple the two drive members.
  • At least one of the drive members comprises a pulley, in particular the two drive members each comprise a pulley.
  • the electric machine and the combustion engine are in particular coupled by a first transmission belt, which is in particular mounted on the first drive member.
  • the electrical machine and the equipment are in particular coupled by a second transmission belt, which is in particular mounted on the second drive member of the electric machine.
  • this second belt is mounted on the second drive member of the electric machine and on the drive member of the equipment so that these drive members are linked. constantly rotating.
  • the first and second transmission belts are distinct.
  • the equipment is advantageously arranged to operate solely with the help of the electric machine and the combustion engine, the equipment being in particular devoid of dedicated electric motor.
  • the combustion engine comprises a drive member, in particular a pulley, cooperating with the first transmission belt.
  • the system arranged so that, in a first mode of operation:
  • the combustion engine drives the two coupled drive members, the drive member of the electrical machine driving the equipment including via the drive member of the equipment.
  • the electric machine operates as an alternator and the compressor is in operation.
  • the system is arranged in such a way that, in a second mode of operation:
  • the combustion engine is at a standstill, especially in an automatic shutdown phase
  • the electric machine operates as a motor, and the clutch between the two drive members of the machine is open, the two drive members being thus uncoupled,
  • the drive member drives the equipment, and the uncoupled drive member does not drive the combustion engine.
  • the compressor is in operation while the combustion engine is stopped.
  • the system is arranged in such a way that, in a third mode of operation:
  • the combustion engine is in operation and drives the electric machine which acts alternator,
  • the system is optionally arranged to equip a truck or a bus.
  • FIG. 1 is a schematic and partial view of a system according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating various modes of operation of the system of FIG. 1, and
  • FIGS. 3 to 5 represent, schematically and partially, the system of FIG. 1 respectively according to different modes of operation
  • FIG. 6 is a diagrammatic and partial view, in section, of the machine 3 of the system of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a system 1 for a motor vehicle, comprising:
  • an equipment of the motor vehicle 2 an electric machine 3 configured to start an internal combustion engine 4 of the vehicle, this machine 3 being further configured to mechanically operate the equipment 2.
  • the motor 4 comprises a rotary shaft 17, as can be seen in FIG. 3. This shaft is a crankshaft.
  • the machine 3 comprises a rotary shaft 18 integral with a rotor rotating within a stator.
  • the electric machine 3 is reversible so that, in addition to being able to start the combustion engine, it can operate as an alternator driven by the combustion engine 4. In other words, the electric machine 3 makes it possible to perform the Stop-Start function, making it possible to automatically restart the combustion engine at the end of an automatic shutdown phase.
  • This automatic stopping phase corresponds for example to a stop at a red light, and the combustion engine is restarted when the driver presses the accelerator pedal.
  • the machine may be a synchronous rotating electrical machine with double excitation, that is to say comprising a rotor provided with permanent magnets and an excitation winding.
  • the invention is, in the example described, applied to a truck or a bus.
  • this reversible machine produces electric current that charges a battery, not shown, of the vehicle.
  • the electric machine 3 has an electric power of between 4 and 25 kWatts (kilowatt), including a power substantially equal to 8 kWatts.
  • This type of machine 3 is a machine driven belt.
  • the electric machine 3 is configured to generate electric current during braking of the vehicle engine. This allows regenerative braking.
  • the electric machine 3 is further configured to assist the combustion engine 4 when the latter is in operation.
  • the machine 3 is, according to another name, an alternator-starter.
  • the machine 3 comprises a power electronics, an inverter, integrated.
  • the equipment 2 is configured to be able to operate using the electric machine 3 when the combustion engine 4 is at a standstill.
  • the equipment 2 is a mechanical air conditioning compressor of the vehicle.
  • the compressor 2 is used in a HVAC system of the motor vehicle.
  • the compressor 2 can be controlled in speed to compress or pressurize a refrigerant with one or more rotary pistons actuated by a rotary member 6 of the compressor 2, as can be seen in Figure 3 in particular.
  • Other types of compressor can be used if desired.
  • the rotary member 6 is a rotary shaft, this rotary member having an axis of rotation X1 offset with respect to the axis of rotation X2 of the electric machine 3, these axes X1 and X2 being parallel and separated by a non-zero distance .
  • the rotary shaft 6 is operated for compressed air.
  • the shaft 6 of the equipment 2 is configured to be able selectively:
  • the rotary shaft 6 of the equipment 2 is associated with a drive member 8, a pulley, which is selectively coupled and decoupled with respect to the shaft 6, so that when the drive member 8 is coupled with the shaft 6, they rotate together, and when the drive member 8 is decoupled from the shaft 6, the drive member 8 can rotate without driving the shaft 6.
  • the pulley 8 of the equipment 2 is rotated systematically when the electric machine 3 rotates.
  • the equipment 2 comprises an electromagnetic clutch 9 arranged to selectively couple and decouple the pulley 8 and the shaft 6 of the equipment, as can be seen in FIG.
  • the electric machine 3 comprises a first drive member 21 associated with the internal combustion engine 4 and a second drive member 22 associated with the equipment 2, the two members 21 and 22 being able to be selectively secured in rotation or disengaged in rotation. .
  • These members 21 and 22 are rotatable both around the axis of rotation X2.
  • the two drive members 21 and 22 are interconnected by an electromagnetic clutch 25 arranged to selectively couple and decouple the two drive members 21 and 22.
  • the driving members 21 and 22 each comprise a pulley.
  • the pulley 22 is integral with the shaft 18 of the machine 3.
  • the electric machine 3 and the combustion engine 4 are coupled by a first transmission belt 31, which is mounted on the pulley 21.
  • the electric machine 3 and the equipment 2 are coupled by a second transmission belt 32, which is mounted on the pulley 22 of the electric machine 3.
  • the first and second transmission belts 31 and 32 are distinct.
  • the combustion engine 4 comprises a drive member 35, a pulley cooperating with the first transmission belt 31.
  • This pulley 35 is integral with the shaft 17 of the engine 4, as illustrated in FIG.
  • control step 40 corresponds to a deactivation (OFF) of the conditioned air, namely the compressor 2 is at rest, the motor 4 and the machine 3 can operate without driving the compressor 2 (step 41 of FIG. 2) .
  • OFF deactivation
  • control 40 corresponds to an activation (ON) of the conditioned air, namely the compressor 2 is running
  • the motor 4 and the machine 3 can operate by mechanically driving the compressor 2.
  • the combustion engine 4 is running, as better described with reference to Figure 3.
  • the internal combustion engine 4 is stopped, as described in more detail in Figure 4 .
  • the system 1 operates as follows:
  • the electromagnetic clutch 25 is closed so that the two drive members 21 and 22 are coupled in rotation.
  • the combustion engine 4 drives the two drive members 21 and 22 coupled, the drive member 22 of the electric machine 3 driving the compressor 2 via the pulley 8 of the compressor 2, the clutch 9 being closed.
  • the electric machine 3 operates as an alternator and the compressor 2 is in operation.
  • system 1 operates as follows:
  • the combustion engine 4 is at a standstill, for example in an automatic stopping phase,
  • the electric machine 3 operates in motor mode, and the clutch 25 between the two drive members 21 and 22 of the machine is open, the two drive members 21 and 22 being thus uncoupled,
  • the drive member 22 drives the shaft 6 of the compressor 2 via the belt 32 and the clutch 9 is closed, and the uncoupled drive member 21 does not drive the combustion engine 4.
  • the compressor 2 is in operation while the combustion engine 4 is at a standstill.
  • system 1 operates as follows:
  • the combustion engine 4 is in operation and drives the electric machine 3 which acts alternately,
  • the clutch 25 on the electric machine is closed so that the pulley 21 rotates the pulley 22 in rotation, these pulleys 21 and 22 being secured by the clutch 25, the clutch 9 on the compressor 2 is open so that the pulley 8 on the compressor 2 rotates without driving the rotary shaft 6 of the compressor. Thus the compressor 2 is stopped.
  • the system 1 comprises:
  • a cooling circuit 50 of the machine arranged to cool the machine 3 and / or a power electronics, not shown, associated with this machine, this cooling circuit 50 being connected to an air conditioning device 51, also called a device. air conditioning, vehicle.
  • the power electronics may for example be an inverter associated with the machine 3.
  • the air conditioning device 51 comprises in addition to the cooling circuit 50 of the electric machine, a cooling circuit 52 of the passenger compartment arranged to cool the passenger compartment.
  • the cooling circuit 50 of the electric machine and that 52 of the passenger compartment are arranged to use the same compressor 2 of the air conditioning device 51.
  • the cooling circuits of the machine and the passenger compartment 50 and 52 are connected in series.
  • the air conditioning device 51 uses a cooling fluid capable of changing its state, in particular from a gaseous state to a liquid state and vice versa.
  • the air conditioning device 51 comprises a condenser 55 through which the cooling fluid can circulate, this condenser 55 being arranged to condense the cooling fluid from the gaseous state to the liquid state.
  • the air conditioning device 51 comprises an evaporator 56 through which the cooling fluid can circulate, this evaporator being arranged to evaporate the cooling fluid from the liquid state to the gaseous state.
  • the air conditioning device 51 comprises an expansion valve
  • this expansion valve being arranged to expand the cooling fluid which is in the liquid state, the temperature of the cooling fluid then falling.
  • the air conditioning device is arranged to allow cooling of the cooling fluid to a temperature below 10 ° C, especially below 5 ° C.
  • the cooling circuit 50 of the machine is arranged to cool the machine also when the machine is operating as an alternator, this machine being then driven by the internal combustion engine of the vehicle.
  • the cooling fluid in the gaseous state after its exit from the machine 3 is compressed by the compressor 2, which increases the pressure and the temperature of the fluid.
  • the cooling fluid passes successively through the condenser 55, the expansion valve 57 and the evaporator 56.
  • the cooling fluid in the gaseous state cools the machine 3 and this fluid is heated by the machine 3 by heat exchange.
  • the machine 3 comprises a casing 60 in which is housed a stator 61 of the machine 3.
  • a rotor 62 is provided in known manner, rotating about the axis X2.
  • the casing 60 comprises a channel 65 for the passage of cooling fluid which makes it possible to evacuate calories coming from the machine 3, and particularly from the stator 61.
  • This channel 65 may for example be annular, and extend around the stator 61.
  • This channel 65 is part of the cooling circuit 50 of the machine 3.
  • a separate channel of the housing may, alternatively, be provided.
  • a channel can be made using a tube or several dedicated tubes.

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Abstract

L'invention concerne un système (1) pour véhicule automobile, ce système comportant: -une machine électrique (3) configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne (4) du véhicule, -un circuit de refroidissement (50) de la machine agencé pour refroidir cette machine et/ou une électronique de puissance associée à cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation (51) du véhicule.

Description

SYSTEME POUR VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne un système pour véhicule automobile, notamment un camion ou un bus.
On connaît par le brevet US 6 823 690 et la demande de brevet JP9324668 une architecture un compresseur d'air conditionné.
L'invention vise à améliorer ce type de système.
L'invention a ainsi pour objet un système pour véhicule automobile, ce système comportant :
- une machine électrique configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne du véhicule,
- un circuit de refroidissement de la machine agencé pour refroidir cette machine et/ou une électronique de puissance associée à cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation, encore appelé dispositif d'air conditionné, du véhicule. Grâce à l'invention, il est possible d'accroître la puissance électrique de la machine électrique car cette machine bien refroidie peut produire davantage de puissance électrique.
L'invention permet également de profiter d'un circuit de refroidissement simple, à savoir connecté au dispositif de climatisation présent sur le véhicule, pour refroidir la machine électrique. Il n'est par exemple pas nécessaire de prévoir une pompe supplémentaire, par exemple une pompe à eau, pour refroidir la machine électrique puisqu'il est possible d'utiliser le dispositif de climatisation déjà présent sur le véhicule.
On peut ainsi éviter d'avoir un refroidissement par eau spécifique pour la machine. De préférence, la machine électrique est réversible de manière à, en plus de pouvoir fournir un couple au moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entraîné par le moteur à combustion.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, la machine est en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement un équipement formé par un compresseur, notamment du dispositif de climatisation.
Avantageusement l'équipement est configuré pour pouvoir fonctionner à l'aide de la machine électrique lorsque le moteur à combustion du véhicule est à l'arrêt.
De préférence, le dispositif de climatisation comporte outre le circuit de refroidissement de la machine électrique, un circuit de refroidissement de l'habitacle agencé pour refroidir l'habitacle.
Avantageusement le circuit de refroidissement de la machine électrique et celui de l'habitacle sont agencés pour utiliser le même compresseur du dispositif de climatisation.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, les circuits de refroidissement de la machine et de l'habitacle sont reliés en série.
Le dispositif de climatisation peut utiliser un fluide de refroidissement capable de changer d'état, notamment d'un état gazeux vers un état liquide et inversement.
Avantageusement le dispositif de climatisation comporte un condenseur à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, ce condenseur étant agencé pour condenser le fluide de refroidissement de l'état gazeux à l'état liquide.
Le dispositif de climatisation comporte avantageusement un évaporateur à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, cet évaporateur étant agencé pour évaporer le fluide de refroidissement de l'état liquide à l'état gazeux. L'évaporateur sert à refroidir l'air qui est envoyé dans l'habitacle. Si on le souhaite, le dispositif de climatisation comporte une vanne d'expansion à travers laquelle peut circuler le fluide de refroidissement, cette vanne d'expansion étant agencé pour expanser le fluide de refroidissement qui est à l'état liquide, la température du fluide de refroidissement chutant alors.
Le dispositif de climatisation est agencé pour permettre de refroidir le fluide de refroidissement à une température inférieure par exemple à 10°C, notamment inférieure à 5°C.
La performance électrique de la machine électrique est avantageusement augmentée du fait du refroidissement permis par le circuit de refroidissement.
Le circuit de refroidissement de la machine est agencé pour refroidir la machine également lorsque la machine fonctionne en alternateur, cette machine étant alors entraînée par le moteur à combustion interne du véhicule. Ceci permet d'augmenter la performance électrique de la machine pendant cette phase de production d'électricité et permet en outre à la machine de débiter plus de puissance en phase de freinage récupératif.
L'invention concerne également un procédé de refroidissement d'une machine électrique configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne du véhicule :
- Refroidir cette machine à l'aide d'un circuit de refroidissement de la machine agencé pour refroidir cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation du véhicule.
De préférence, la machine électrique est réversible de manière à, en plus de pouvoir démarrer le moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entraîné par le moteur à combustion. Autrement dit, la machine électrique permet de réaliser la fonction Stop-Start, permettant de redémarrer automatiquement le moteur à combustion à la fin d'une phase d'arrêt automatique, phase encore appelée « Idling Stop » en anglais.
Cette phase d'arrêt automatique correspond par exemple à un arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion est redémarré lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur.
Ainsi dans la phase d'arrêt automatique ou « Idling Stop », le moteur à combustion étant à l'arrêt, la machine électrique réversible permet de faire fonctionner l'équipement qui, sinon, serait aussi à l'arrêt.
L'invention est particulièrement avantageuse pour un camion ou un bus.
Lorsque la machine fonctionne en alternateur, cette machine réversible produit du courant électrique qui charge une batterie du véhicule.
L'invention permet de s'affranchir de l'utilisation d'un équipement électrifié et autonome.
La machine électrique présente notamment une puissance électrique comprise entre 4 et 25 kWatts, notamment entre 6 et 12 kWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 kWatts. Ce type de machine est par exemple une machine entraînée par courroie.
La machine électrique est, si on le souhaite, configurée pour générer du courant électrique lors d'un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif.
Le cas échéant, la machine électrique est configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion lorsque ce dernier est en fonctionnement.
Selon l'invention, l'équipement est configuré pour pouvoir fonctionner à l'aide de la machine électrique lorsque le moteur à combustion est à l'arrêt. Si l'équipement est un compresseur de climatisation, ceci permet la climatisation de l'habitacle même lors de phases d'arrêt automatique ou « Idling Stop ». L'équipement comporte un organe rotatif, notamment arbre rotatif, cet organe rotatif présentant un axe de rotation décalé par rapport à l'axe de rotation de la machine électrique.
Lorsque l'équipement est un compresseur, l'arbre rotatif est actionné pour comprimé de l'air.
Avantageusement l'organe rotatif de l'équipement est configuré pour pouvoir sélectivement :
- être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion et de la machine électrique de manière à être au repos,
- être entraîné en rotation par le moteur à combustion,
- être entraîné en rotation par la machine électrique.
Grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire d'avoir un moteur dédié au compresseur. Ceci permet d'avoir une architecture relativement simple.
De préférence, l'organe rotatif, notamment l'arbre rotatif, de l'équipement est associé à un organe d'entraînement, notamment une poulie, qui est sélectivement couplé et découplé vis-à-vis de l'organe rotatif, de sorte que lorsque l'organe d'entraînement est couplé avec l'organe rotatif, ces deux organes tournent ensemble, et lorsque l'organe d'entraînement est découplé de l'organe rotatif, l'organe d'entraînement peut tourner sans entraîner l'organe rotatif.
Avantageusement l'organe d'entraînement de l'équipement est entraîné en rotation systématiquement lorsque la machine électrique tourne. Autrement dit, l'organe d'entraînement de l'équipement ne peut pas être au repos lorsque la machine électrique tourne.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'équipement comporte un embrayage, notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler l'organe d'entraînement et l'organe rotatif de l'équipement. De préférence, la machine électrique comporte un premier organe d'entraînement associé au moteur à combustion interne et un deuxième organe d'entraînement associé à l'équipement, les deux organes pouvant être sélectivement solidarisés en rotation ou désolidarisés en rotation.
Avantageusement les deux organes d'entraînement étant reliés entre eux par un embrayage, notamment un embrayage électromagnétique, agencé pour sélectivement coupler et découpler les deux organes d'entraînement.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'un au moins des organes d'entraînement comporte une poulie, notamment les deux organes d'entraînement comportent chacun une poulie.
La machine électrique et le moteur à combustion sont notamment couplés par une première courroie de transmission, laquelle est notamment montée sur le premier organe d'entraînement.
La machine électrique et l'équipement sont notamment couplés par une deuxième courroie de transmission, laquelle est notamment montée sur le deuxième organe d'entraînement de la machine électrique.
Si besoin, il est possible de remplacer la courroie de transmission par un contact entre deux éléments d'engrènement.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, cette deuxième courroie est montée sur le deuxième organe d'entraînement de la machine électrique et sur l'organe d'entraînement de l'équipement de sorte que ces organes d'entraînement sont liés en permanence en rotation.
Les première et deuxième courroies de transmission sont distinctes.
L'équipement est avantageusement agencé pour fonctionner uniquement à l'aide de la machine électrique et du moteur à combustion, l'équipement étant notamment dépourvu de moteur électrique dédié. Le moteur à combustion comporte un organe d'entraînement, notamment une poulie, coopérant avec la première courroie de transmission.
De préférence, le système agencé de manière à ce que, dans un premier mode de fonctionnement :
- L'embrayage électromagnétique est fermé de manière à ce que les deux organes d'entraînement sont accouplés en rotation
- Le moteur à combustion entraine les deux organes d'entraînement accouplés, l'organe d'entraînement de la machine électrique entraînant l'équipement notamment via l'organe d'entraînement de l'équipement. Ainsi la machine électrique fonctionne en alternateur et le compresseur est en fonctionnement.
Le système est notamment agencé de manière à ce que, dans un deuxième mode de fonctionnement :
- Le moteur à combustion est à l'arrêt, notamment dans une phase d'arrêt automatique,
- La machine électrique fonctionne en moteur, et l'embrayage entre les deux organes d'entraînement de la machine est ouvert, les deux organes d'entraînement étant ainsi désaccouplés,
- Sur la machine, l'organe d'entraînement entraine l'équipement, et l'organe d'entraînement désaccouplé n'entraine pas le moteur à combustion. Ainsi le compresseur est en fonctionnement alors que le moteur à combustion est à l'arrêt.
Le système est notamment agencé de manière à ce que, dans un troisième mode de fonctionnement :
- Le moteur à combustion est en fonctionnement et entraine la machine électrique qui agit en alternateur,
- L'embrayage sur la machine électrique est fermé, - L'embrayage sur l'équipement est ouvert de sorte que l'organe d'entrainement sur l'équipement tourne sans entraîner l'arbre rotatif de l'équipement. Ainsi le compresseur est à l'arrêt.
Le système est le cas échéant agencé pour équiper un camion ou un bus.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue schématique et partielle, d'un système selon un exemple de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est un schéma blocs illustrant différents modes de fonctionnement du système de la figure 1 , et
- les figures 3 à 5 représentent, schématiquement et partiellement, le système de la figure 1 respectivement suivants différents modes de fonctionnement,
- la figure 6 est une vue schématique et partielle, en coupe, de la machine 3 du système de la figure 1 .
On a représenté sur la figure 1 un système 1 pour véhicule automobile, comportant :
un équipement du véhicule automobile 2, une machine électrique 3 configurée pour démarrer un moteur à combustion interne 4 du véhicule, cette machine 3 étant en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement l'équipement 2.
Le moteur 4 comporte un arbre rotatif 17, comme visible sur la figure 3. Cet arbre est un vilebrequin.
La machine 3 comporte un arbre rotatif 18 solidaire d'un rotor tournant au sein d'un stator. La machine électrique 3 est réversible de manière à, en plus de pouvoir démarrer le moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entraîné par le moteur à combustion 4. Autrement dit, la machine électrique 3 permet de réaliser la fonction Stop-Start, permettant de redémarrer automatiquement le moteur à combustion à la fin d'une phase d'arrêt automatique.
Cette phase d'arrêt automatique correspond par exemple à un arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion est redémarré lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur.
La machine peut être une machine électrique tournante synchrone à double excitation, c'est-à-dire comportant un rotor muni d'aimants permanents et d'un bobinage d'excitation.
L'invention est, dans l'exemple décrit, appliqué pour un camion ou un bus.
Lorsque la machine 3 fonctionne en alternateur, cette machine réversible produit du courant électrique qui charge une batterie, non représentée, du véhicule.
La machine électrique 3 présente une puissance électrique comprise entre 4 et 25 kWatts (kilowatt), notamment une puissance sensiblement égale à 8 kWatts. Ce type de machine 3 est une machine entraînée par courroie.
La machine électrique 3 est configurée pour générer du courant électrique lors d'un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif.
La machine électrique 3 est en outre configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion 4 lorsque ce dernier est en fonctionnement. La machine 3 est, suivant une autre appellation, un alterno-démarreur.
La machine 3 comporte une électronique de puissance, un onduleur, intégrée. Dans l'exemple décrit, l'équipement 2 est configuré pour pouvoir fonctionner à l'aide de la machine électrique 3 lorsque le moteur à combustion 4 est à l'arrêt.
L'équipement 2 est un compresseur mécanique d'air conditionné du véhicule.
Le compresseur 2 est utilisé dans un système HVAC du véhicule automobile.
Le compresseur 2 peut être contrôlé en vitesse pour comprimer ou pressuriser un fluide réfrigérant à l'aide d'un ou plusieurs pistons rotatifs actionnés par un organe rotatif 6 du compresseur 2, comme on peut le voir sur la figure 3 notamment. D'autres types de compresseur peuvent être utilisés si on le souhaite.
L'organe rotatif 6 est un arbre rotatif, cet organe rotatif présentant un axe de rotation X1 décalé par rapport à l'axe de rotation X2 de la machine électrique 3, ces axes X1 et X2 étant parallèles et séparés d'une distance non nulle.
L'arbre rotatif 6 est actionné pour comprimé de l'air.
Dans l'exemple décrit, l'arbre 6 de l'équipement 2 est configuré pour pouvoir sélectivement :
- être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion 4 et de la machine électrique 3 de manière à être au repos,
- être entraîné en rotation par le moteur à combustion 4,
- être entraîné en rotation par la machine électrique 3.
L'arbre rotatif 6 de l'équipement 2 est associé à un organe d'entraînement 8, une poulie, qui est sélectivement couplé et découplé vis- à-vis de l'arbre 6, de sorte que lorsque l'organe d'entraînement 8 est couplé avec l'arbre 6, ils tournent ensemble, et lorsque l'organe d'entraînement 8 est découplé de l'arbre 6, l'organe d'entraînement 8 peut tourner sans entraîner l'arbre 6. La poulie 8 de l'équipement 2 est entraîné en rotation systématiquement lorsque la machine électrique 3 tourne.
L'équipement 2 comporte un embrayage électromagnétique 9 agencé pour sélectivement coupler et découpler la poulie 8 et l'arbre 6 de l'équipement, comme on peut le voir sur la figure 3.
La machine électrique 3 comporte un premier organe d'entraînement 21 associé au moteur à combustion interne 4 et un deuxième organe d'entraînement 22 associé à l'équipement 2, les deux organes 21 et 22 pouvant être sélectivement solidarisés en rotation ou désolidarisés en rotation. Ces organes 21 et 22 sont rotatifs tous les deux autour de l'axe de rotation X2.
Les deux organes d'entraînement 21 et 22 sont reliés entre eux par un embrayage électromagnétique 25 agencé pour sélectivement coupler et découpler les deux organes d'entraînement 21 et 22.
Les organes d'entraînement 21 et 22 comportent chacun une poulie.
La poulie 22 est solidaire de l'arbre 18 de la machine 3.
La machine électrique 3 et le moteur à combustion 4 sont couplés par une première courroie de transmission 31 , laquelle est montée sur la poulie 21 .
La machine électrique 3 et l'équipement 2 sont couplés par une deuxième courroie de transmission 32, laquelle est montée sur la poulie 22 de la machine électrique 3.
Les première et deuxième courroies de transmission 31 et 32 sont distinctes.
Le moteur à combustion 4 comporte un organe d'entraînement 35, une poulie, coopérant avec la première courroie de transmission 31 . Cette poulie 35 est solidaire de l'arbre 17 du moteur 4, comme illustré sur la figure 3.
On va maintenant décrire différents modes de fonctionnement du système 1 . En fonction de la mise en marche de l'air conditionné dans le véhicule, illustrée par l'étape de commande 40 sur la figure 2, différents cas de fonctionnement se présentent.
Lorsque l'étape commande 40 correspond à une désactivation (OFF) de l'air conditionné, à savoir le compresseur 2 est au repos, le moteur 4 et la machine 3 peuvent fonctionner sans entraîner le compresseur 2 (étape 41 de la figure 2). Ce mode sera décrit plus en détail en référence à la figure 5.
Lorsque la commande 40 correspond à une activation (ON) de l'air conditionné, à savoir le compresseur 2 est en marche, le moteur 4 et la machine 3 peuvent fonctionner en entraînant mécaniquement le compresseur 2. Dans un cas (étape 42), le moteur à combustion 4 est en marche, comme mieux décrit en référence à la figure 3. Dans l'autre cas (étape 43), le moteur à combustion interne 4 est à l'arrêt, comme décrit plus en détails à la figure 4.
Dans le mode de fonctionnement correspondant à l'étape 42, et en référence à la figure 3, le système 1 fonctionne de la manière suivante :
- L'embrayage électromagnétique 25 est fermé de manière à ce que les deux organes d'entraînement 21 et 22 sont accouplés en rotation.
- Le moteur à combustion 4 entraine les deux organes d'entraînement 21 et 22 accouplés, l'organe d'entraînement 22 de la machine électrique 3 entraînant le compresseur 2 via la poulie 8 du compresseur 2, l'embrayage 9 étant fermé. Ainsi la machine électrique 3 fonctionne en alternateur et le compresseur 2 est en fonctionnement.
Dans le mode de fonctionnement correspondant à l'étape 43, et en référence à la figure 4, le système 1 fonctionne de la manière suivante :
- Le moteur à combustion 4 est à l'arrêt, par exemple dans une phase d'arrêt automatique, La machine électrique 3 fonctionne en mode moteur, et l'embrayage 25 entre les deux organes d'entraînement 21 et 22 de la machine est ouvert, les deux organes d'entraînement 21 et 22 étant ainsi désaccouplés,
Sur la machine 3, l'organe d'entraînement 22 entraine l'arbre 6 du compresseur 2 via la courroie 32 et l'embrayage 9 fermé, et l'organe d'entraînement 21 désaccouplé n'entraine pas le moteur à combustion 4. Ainsi le compresseur 2 est en fonctionnement alors que le moteur à combustion 4 est à l'arrêt.
Dans le mode de fonctionnement correspondant à l'étape 41 , et en référence à la figure 5, le système 1 fonctionne de la manière suivante :
Le moteur à combustion 4 est en fonctionnement et entraine la machine électrique 3 qui agit en alternateur,
L'embrayage 25 sur la machine électrique est fermé de sorte que la poulie 21 en rotation entraine la poulie 22 en rotation, ces poulies 21 et 22 étant solidarisées par l'embrayage 25, L'embrayage 9 sur le compresseur 2 est ouvert de sorte que la poulie 8 sur le compresseur 2 tourne sans entraîner l'arbre rotatif 6 du compresseur. Ainsi le compresseur 2 est à l'arrêt.
Le système 1 comporte :
- outre la machine électrique 3,
- un circuit de refroidissement 50 de la machine agencé pour refroidir cette machine 3 et/ou une électronique de puissance, non représentée, associée à cette machine, ce circuit de refroidissement 50 étant connecté à un dispositif de climatisation 51 , encore appelé dispositif d'air conditionné, du véhicule. L'électronique de puissance peut par exemple être un onduleur associé à la machine 3.
Il est possible d'accroître la puissance électrique de la machine électrique 3 car cette machine bien refroidie peut produire davantage de puissance électrique.
Le dispositif de climatisation 51 comporte outre le circuit de refroidissement 50 de la machine électrique, un circuit de refroidissement 52 de l'habitacle agencé pour refroidir l'habitacle.
Le circuit de refroidissement 50 de la machine électrique et celui 52 de l'habitacle sont agencés pour utiliser le même compresseur 2 du dispositif de climatisation 51 .
Les circuits de refroidissement de la machine et de l'habitacle 50 et 52 sont reliés en série.
Le dispositif de climatisation 51 utilise un fluide de refroidissement capable de changer d'état, notamment d'un état gazeux vers un état liquide et inversement.
Le dispositif de climatisation 51 comporte un condenseur 55 à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, ce condenseur 55 étant agencé pour condenser le fluide de refroidissement de l'état gazeux à l'état liquide.
Le dispositif de climatisation 51 comporte un évaporateur 56 à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, cet évaporateur étant agencé pour évaporer le fluide de refroidissement de l'état liquide à l'état gazeux.
Le dispositif de climatisation 51 comporte un vanne d'expansion
57 à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, cette vanne d'expansion étant agencé pour expanser le fluide de refroidissement qui est à l'état liquide, la température du fluide de refroidissement chutant alors.
Le dispositif de climatisation est agencé pour permettre de refroidir le fluide de refroidissement à une température inférieure à 10°C, notamment inférieure à 5°C. Le circuit de refroidissement 50 de la machine est agencé pour refroidir la machine également lorsque la machine fonctionne en alternateur, cette machine étant alors entraînée par le moteur à combustion interne du véhicule.
Le fluide de refroidissement à l'état gazeux après sa sortie de la machine 3 est comprimé par le compresseur 2, ce qui augmente la pression et la température du fluide.
En circulant entre le compresseur 2 et le condenseur 55, le gaz refroidit légèrement au contact de la canalisation entre le compresseur 2 et le condenseur 55.
Puis le fluide de refroidissement passe successivement à travers le condenseur 55, la vanne d'expansion 57 et l'évaporateur 56.
Ensuite le fluide de refroidissement à l'état gazeux refroidit la machine 3 et ce fluide est chauffé par la machine 3 par échange thermique.
Comme on peut le voir sur la figure 6, la machine 3 comporte un carter 60 dans lequel est logé un stator 61 de la machine 3. Un rotor 62 est prévu de manière connue, rotatif autour de l'axe X2.
Le carter 60 comporte un canal 65 pour le passage de fluide de refroidissement qui permet d'évacuer des calories en provenance de la machine 3, et particulièrement du stator 61 .
Ce canal 65 peut par exemple être annulaire, et s'étendre autour du stator 61 .
Ce canal 65 fait partie du circuit de refroidissement 50 de la machine 3.
Un canal distinct du carter peut, en variante, être prévu. Par exemple un tel canal peut être réalisé à l'aide d'un tube ou plusieurs tubes dédiés.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système (1 ) pour véhicule automobile, ce système comportant :
une machine électrique (3) configurée pour fournir un couple à un moteur à combustion interne du véhicule, notamment pour démarrer ce moteur à combustion interne (4) du véhicule,
un circuit de refroidissement (50) de la machine agencé pour refroidir cette machine et/ou une électronique de puissance associée à cette machine, ce circuit de refroidissement étant connecté à un dispositif de climatisation (51 ) du véhicule.
2. Système selon la revendication précédente, la machine électrique (3) étant réversible de manière à, en plus de pouvoir fournir un couple au moteur à combustion, pouvoir fonctionner en alternateur entraîné par le moteur à combustion.
3. Système selon l'une des revendications précédentes, la machine électrique (3) présentant une puissance électrique comprise entre 4 et 25 kWatts, notamment entre 6 et 12 kWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 kWatts.
4. Système l'une des revendications précédentes, la machine est en outre configurée pour faire fonctionner mécaniquement un équipement formé par un compresseur (2), notamment du dispositif de climatisation.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, l'équipement (2) étant configuré pour pouvoir fonctionner à l'aide de la machine électrique (3) lorsque le moteur à combustion du véhicule est à l'arrêt.
6. Système la revendication précédente, l'organe rotatif (6) de l'équipement étant configuré pour pouvoir sélectivement :
- être découplé en rotation à la fois du moteur à combustion et de la machine électrique de manière à être au repos,
- être entraîné en rotation par le moteur à combustion,
- être entraîné en rotation par la machine électrique.
7. Système selon l'une des revendications précédentes, le dispositif de climatisation (51 ) comporte outre le circuit de refroidissement de la machine électrique, un circuit de refroidissement de l'habitacle (52) agencé pour refroidir l'habitacle.
8. Système la revendication précédente, le circuit de refroidissement de la machine électrique et celui de l'habitacle sont agencés pour utiliser le même compresseur (2) du dispositif de climatisation.
9. Système selon l'une des revendications précédentes, le dispositif de climatisation (51 ) utilise un fluide de refroidissement capable de changer d'état, notamment d'un état gazeux vers un état liquide et inversement.
10. Système selon l'une des revendications précédentes, le dispositif de climatisation comporte un condenseur (55) à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, ce condenseur étant agencé pour condenser le fluide de refroidissement de l'état gazeux à l'état liquide.
1 1 . Système selon l'une des revendications précédentes, le dispositif de climatisation comporte un évaporateur (56) à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, cet évaporateur étant agencé pour évaporer le fluide de refroidissement de l'état liquide à l'état gazeux.
12. Système selon l'une des revendications précédentes, le dispositif de climatisation comporte un vanne d'expansion (57) à travers lequel peut circuler le fluide de refroidissement, cette vanne d'expansion étant agencé pour expanser le fluide de refroidissement qui est à l'état liquide, la température du fluide de refroidissement chutant alors.
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