WO2018167396A1 - Procede et installation pour la regulation thermique d'une chaine de traction electrique d'un vehicule - Google Patents

Procede et installation pour la regulation thermique d'une chaine de traction electrique d'un vehicule Download PDF

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Nestor VARELA
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Definitions

  • the present invention is in the field of thermal control systems of electric or hybrid motor vehicles. More particularly, the present invention relates to a method for controlling the temperature of a power train of a motor vehicle. The invention also relates to a thermal regulation system of the traction chain of such a motor vehicle.
  • Cooling systems for the electric traction system of a motor vehicle are known by means of a heat exchanger in the form of a radiator situated behind a front face of the motor vehicle. and more particularly located behind a shell of said motor vehicle.
  • a heat exchanger in the form of a radiator situated behind a front face of the motor vehicle. and more particularly located behind a shell of said motor vehicle.
  • such a configuration makes it possible to take advantage of the flow of air coming from the outside of the motor vehicle and passing through the shell to improve heat exchange at the radiator and, finally, to better cool the electric traction system. of the motor vehicle.
  • the object of the present invention is to respond at least in part to the above problems and to furthermore to other advantages by proposing a new control method.
  • the temperature of the electric power train of a motor vehicle and a new thermal regulation system to solve at least one of these problems.
  • Another object of the present invention is to improve the coefficient of penetration into the air of the motor vehicle to reduce the power consumption of the drive chain that drives it.
  • Another object of the present invention is to improve the thermal regulation capabilities of the power train of the motor vehicle.
  • Another object of the present invention is to provide a new thermal control system of the electric traction system of a motor vehicle to reduce the power consumption of a heat treatment plant of the passenger compartment of said motor vehicle.
  • At least one of the abovementioned objectives is reached with a method for regulating the temperature of an electric traction chain of a vehicle, for example a motor vehicle, said regulation method comprising the following steps:
  • a first step of heat exchange between a coolant and a refrigerant of a refrigerant circuit of the vehicle using a first heat exchanger a second step comprising the determination of a heat transfer fluid temperature determined at the level of the electric traction chain and a comparison of the determined temperature with a first threshold temperature: if the determined temperature is greater than the first threshold temperature, then the coolant is cooled by air outside the vehicle and passing through a second heat exchanger disposed at a front face of the vehicle; o if the determined temperature is lower than the first threshold temperature, then a heat exchange is prohibited between the heat transfer fluid and the air outside the vehicle at the second heat exchanger; a third heat exchange step between the heat transfer fluid and the electric traction system of the vehicle with the aid of a third heat exchanger.
  • the heat transfer fluid is used to transport calories from the electric traction system to the first heat exchanger, or from the first heat exchanger to the traction chain. electrical, depending on the operating modes implemented and as they will be described later.
  • the heat transfer fluid is transported in a heat transfer fluid circuit which comprises fluid communication means for controlling a flow of heat transfer fluid between two zones distant from each other.
  • the heat transfer fluid circuit may comprise ducts and / or at least one valve and / or at least one pump.
  • the refrigerant fluid is used to transport calories in a refrigerant circuit for an installation for thermal regulation of a passenger compartment of the vehicle.
  • the installation for thermal regulation is configured to be able to heat and / or ventilate and / or cool the passenger compartment.
  • the refrigerant circuit comprises other fluid communication means for controlling a refrigerant flow rate.
  • the refrigerant circuit may comprise conduits and / or a valve and / or a pump and / or a compressor.
  • the thermal control method according to the first aspect of the invention thus implements several heat exchangers of the installation for the thermal regulation of the electric traction system and several heat exchangers of the installation for the thermal regulation of the system. cabin of the vehicle in order to collaborate together - and in a particularly original operating mode with respect to the known prior art - the heat transfer fluid circuit cooling the electric traction system and the installation for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle. vehicle.
  • the first heat exchanger makes it possible to carry out heat transfers between the coolant and the coolant.
  • the first heat exchanger may be of the type of a tube or plate heat exchanger.
  • the first heat exchanger is arranged to locally allow a thermal interaction between the coolant and the coolant to allow a heat transfer between one and the other, in one direction or the other.
  • Such a thermal interaction can be obtained by locally circulating the two fluids, for example by circulating them along two adjacent ducts and separated from one another by a common thermally conductive wall and through which the calories can be transferred from one of the two fluids to the other two fluids.
  • the second heat exchanger is arranged to allow, under certain operating conditions specific to the thermal regulation process according to the first aspect of the invention, to carry out heat transfer between the heat transfer fluid and the air outside the vehicle, in order to cool the coolant.
  • the second heat exchanger may take the form of a radiator, composed of a network of tubes inside which the coolant circulates, said tube network being able to be exposed to the outside air. under certain conditions.
  • the outside air passes through the second heat exchanger in order to dissipate heat from the coolant in the outside air.
  • the third heat exchanger is arranged to allow heat transfers between the heat transfer fluid and electrical and / or electronic components and / or elements of the electric traction system of the vehicle, in particular an electric traction motor.
  • the third heat exchanger can take various forms depending on the configuration of the electric power train.
  • the third heat exchanger takes the form of a coolant circuit located near the electrical and / or electronic components and / or the elements of the power train to be cooled, in order to make possible a thermal interaction. between said electrical and / or electronic components and / or said elements of the power train with the coolant.
  • such a thermal interaction can be obtained by sharing a thermally conductive wall between the coolant circuit on the one hand and at least a portion of the electrical and / or electronic components and / or elements of the pull chain on the other hand.
  • the second step first comprises the determination of the temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric traction chain, for example at one of the elements of this chain. traction.
  • the determination of the temperature can be direct, by means of a measurement of the temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric traction chain, or indirectly, for example by determining a temperature-dependent parameter representative of a particular state of the heat transfer fluid at the level of the electric power train.
  • the temperature of the coolant located at the level of the electric traction system can be determined by an estimate from the operating parameters of the vehicle and / or parameter (s) of the electric traction chain.
  • the second step of the control method according to the first aspect of the invention comprises a step of comparing the temperature thus determined with a first reference temperature called the first threshold temperature: if the determined temperature of the heat transfer fluid is greater than the first threshold temperature, then the second heat exchanger is used to cool the heat transfer fluid before said heat transfer fluid reaches the third heat exchanger, thereby lowering the temperature of the heat transfer fluid reaching the electric power train.
  • This advantageous configuration thus makes it possible to improve the efficiency of the heat transfers at the level of the third heat exchanger, and, consequently, to improve the cooling of the electric traction system when the latter is dissipating too much heat.
  • the thermal control method according to the first aspect of the invention provides for preventing or even prohibiting the heat transfer between the coolant and the air outside the vehicle at the second heat exchanger.
  • a first variant embodiment it is possible to prevent or prohibit these heat transfers by preventing the outside air from reaching the second heat exchanger.
  • a second variant embodiment which can be combined with the first variant, it is possible to prevent or prohibit these heat transfers by preventing the heat transfer fluid from passing through the second heat exchanger, for example by means of a circuit bypassing the heat transfer fluid.
  • the method for regulating the temperature of the electric traction chain makes it possible to optimize the utilization of the calories dissipated by the traction chain and picked up by the coolant at the level of the third heat exchanger: for a determined temperature of the traction system lower than the first threshold temperature, then the calories captured by the heat transfer fluid are directly transferred to the fluid refrigerant through the first heat exchanger, the refrigerant circuit operating in the so-called heat pump mode and thus heating the vehicle interior without negatively impacting a coefficient of penetration into the vehicle air.
  • the coolant is first cooled by the air outside the vehicle, through the second heat exchanger, before capturing the calories dissipated by the electric traction chain and then transfer them to the refrigerant through the first heat exchanger.
  • the control method according to the first aspect of the invention makes it possible to improve the thermal regulation capabilities of the electric traction system of a vehicle by proposing several thermal regulation alternatives as a function of the determined temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric drivetrain.
  • control method according to the first aspect of the invention may advantageously comprise at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination:
  • the second step comprises a step of opening a movable shutter means for circulating the air outside the vehicle through the front of said vehicle.
  • the second step may include a step of closing a movable shutter means for circulating the outside air to the vehicle through the front face of said vehicle.
  • the method according to the first aspect of the invention thus makes it possible to improve the coefficient of penetration into the air of a vehicle
  • the movable shutter means is configured to take any configuration between a closed configuration in which the outside air to the vehicle does not reach the second heat exchanger and an open configuration in which the outside air the vehicle reaches the second heat exchanger.
  • the mobile shutter means may take the form of at least one movable flap, such as for example at least one flap pivoting about an axis of rotation or several movable flaps, each pivoting about a proper axis of rotation;
  • an opening angle of the movable shutter means depends on a speed of the vehicle
  • control method may provide a mode where if the vehicle speed is less than or equal to a threshold speed, preferably equal to about 100 km / h, then the movable shutter means is closed;
  • the control method may provide another mode where if the vehicle speed is greater than the threshold speed, then the movable shutter means is open.
  • the movable closing means when the speed of the vehicle is greater than the threshold speed, then the movable closing means is invariably open, possibly according to the opening angle corresponding to the speed of the vehicle, and as long as said speed vehicle remains above the first threshold speed.
  • the opening of the movable shutter means if the speed of the vehicle is greater than the threshold speed, then the opening of the movable shutter means is intermittent.
  • the shutter means then oscillates between the open configuration and the closed configuration, according to a duty cycle that depends on the cooling requirements of the vehicle's electrical traction system and / or the speed of said vehicle, for example .
  • the oscillations of the sealing means are advantageously cyclic, and preferentially periodic;
  • the movable shutter means is defined in its open configuration when the vehicle is in braking phase to optimize its power consumption
  • the first threshold temperature is between 40 and 60 ° C .; the first threshold temperature is preferably equal to 50 ° C .;
  • the coolant is cooled by the air outside the vehicle and passing through the second heat exchanger as long as said determined temperature is greater than a second threshold temperature;
  • the second threshold temperature is advantageously lower than the first threshold temperature in order to achieve a hysteresis operating cycle of the thermal regulation method according to the first aspect of the invention.
  • the second threshold temperature is between 25 ° C and 35 ° C; preferentially, the second threshold temperature is equal to 30 ° C.
  • the invention also relates to an installation for the thermal regulation of an electric traction system of a vehicle, said installation comprising means arranged to implement all the steps of the control method according to the first aspect of the invention. the invention or according to any one of its improvements.
  • the installation according to the second aspect of the invention makes it possible to improve the thermal regulation capabilities of the electric traction system of a vehicle by proposing several thermal regulation alternatives as a function of the determined temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric drivetrain.
  • the installation according to the second aspect of the invention comprises
  • a refrigerant circuit for cooling or heating a passenger compartment of the vehicle; a heat transfer fluid circuit for dissipating calories produced by the electric traction system of the vehicle;
  • a movable closure means arranged to be able to prohibit a heat exchange between the air outside the vehicle and the coolant at the level of the second heat exchanger
  • a means for determining a temperature of the coolant the temperature being determined at the level of the electric traction system.
  • the heat transfer fluid circuit is arranged to allow a flow of the heat transfer fluid to transport calories from the third heat exchanger located at the level of the electric traction system to the first heat exchanger, or from the first heat exchanger to the third exchanger thermal.
  • the heat transfer fluid circuit comprises fluid communication means for controlling a flow of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid circuit may comprise conduits and / or a valve and / or a pump.
  • the refrigerant circuit is arranged to transport the refrigerant fluid of an installation for the thermal regulation of a passenger compartment of the vehicle.
  • the installation for thermal regulation is configured to be able to heat and / or ventilate and / or cool the passenger compartment.
  • the refrigerant circuit comprises other fluid communication means for controlling a refrigerant flow rate.
  • the refrigerant circuit may comprise conduits and / or a valve and / or a pump and / or a compressor and / or other heat exchangers.
  • the installation for the thermal regulation according to the second aspect of the invention thus implements several heat exchangers in order to collaborate together - and according to the control method according to the first aspect of the invention or according to any one of its improvements - the coolant circuit cooling the electric drive train and the installation for the thermal regulation of the vehicle cabin.
  • the first heat exchanger allows for this purpose to achieve heat transfer between the heat transfer fluid and the refrigerant.
  • the first exchanger may be of the type of a tube or plate exchanger.
  • the first heat exchanger is arranged to locally allow a thermal interaction between the coolant and the coolant to allow a heat transfer between one and the other, in one direction or the other.
  • Such a thermal interaction can be obtained by locally circulating the two fluids locally, for example by circulating them along two adjacent ducts and separated from one another by a common thermally conductive wall and through which the calories can be transferred from one of the two fluids to the other of the two fluids.
  • the second heat exchanger is arranged to allow, under certain operating conditions specific to the thermal regulation process according to the first aspect of the invention, to achieve heat transfer between the coolant and the outside air. to the vehicle to cool the coolant.
  • the second heat exchanger may take the form of a radiator, composed of a network of tubes inside which the coolant circulates, said tube network being able to be exposed to the outside air. under certain conditions. In particular, when the conditions are required, the outside air passes through the second heat exchanger to exchange heat with the coolant.
  • the third heat exchanger is arranged to allow heat transfers between the heat transfer fluid and electrical and / or electronic components and / or elements of the electric traction system of the vehicle.
  • the third heat exchanger can take various forms depending on the configuration of the electric power train.
  • the third heat exchanger takes the form of a coolant circuit located near the electrical and / or electronic components and / or the elements of the power train to be cooled, in order to make possible a thermal interaction. between said electrical and / or electronic components and / or said elements of the power train with the coolant.
  • the movable shutter means is configured to be able to take any position between a closed configuration in which the air outside the vehicle does not reach the second heat exchanger and an open configuration in which the air outside the vehicle reaches the second heat exchanger.
  • the movable shutter means is controlled according to the temperature determined at the level of the electric traction system of the vehicle.
  • the temperature determining means is configured to determine the temperature at the electric power train of the vehicle.
  • the means for determining the temperature can be direct, for example by measuring the temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric traction chain, or indirectly, for example by determining a temperature. parameter dependent on the temperature and representative of a particular state of the coolant at the level of the electric power train.
  • the temperature of the coolant located at the level of the electric traction system can be determined by an estimate from the operating parameters of the vehicle and / or parameter (s) of the electric traction chain.
  • the installation according to the second aspect of the invention may advantageously comprise at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination:
  • the means for determining the temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric traction system comprises at least one temperature probe.
  • the temperature probe is advantageously configured to measure the temperature of the heat transfer fluid located in a part of the heat transfer fluid circuit located near or in the third heat exchanger.
  • the temperature sensor is configured to measure a wall of the coolant circuit located near or in the third heat exchanger.
  • the movable shutter means is located between the front of the vehicle and the second heat exchanger.
  • This configuration makes it possible to prevent the outside air from reaching the second heat exchanger and, consequently, to prevent or even prohibit any heat transfer between the coolant and the outside air.
  • the coolant always passes through the second heat exchanger, but it is not crossed by the outside air.
  • the movable closure means may alternatively be located between the second heat exchanger and the front face of the vehicle, the latter being for example formed by a ventilation opening of the vehicle, such as for example a front grille or bumper of said vehicle, or opposite the front face of the vehicle relative to the second heat exchanger;
  • the movable shutter means comprises at least one movable flap arranged to take any configuration between a closed configuration in which the outside air the vehicle does not reach the second heat exchanger, and an open configuration in which the air outside the vehicle reaches the second heat exchanger;
  • the at least one movable flap rotates about an axis of rotation, said movable flap being pivotable in the open or closed configuration.
  • each movable flap pivots about a proper axis of rotation.
  • all the movable flaps pivot about a single axis of rotation.
  • the at least one movable flap is advantageously movable between the open configuration and the closed configuration.
  • an opening angle of the at least one movable flap can then be automatically adjusted passively, depending on the speed of movement of the vehicle and, for example, an outside air flow reaching said at less a movable flap, by an aerodynamic support effect;
  • the movable shutter means comprises at least one actuator collaborating with the at least one movable flap to configure said at least one movable flap in the open or closed configuration.
  • the opening angle of the at least one movable flap is configured by the at least one actuator.
  • each movable flap is controlled by an actuator.
  • all the movable flaps are controlled by a single actuator;
  • the installation according to the second aspect of the invention comprises a control unit configured to control the at least one actuator to configure the at least one corresponding movable flap in the open or closed configuration.
  • the means for determining the temperature of the heat transfer fluid communicates with the control unit, for example via wire means, in order to transmit the determined temperature to implement the control method according to the first aspect of the invention. invention and to control the opening angle of the movable shutter means;
  • the heat transfer fluid circuit comprises: a first duct extending between the first heat exchanger and the third heat exchanger so as to bypass the second heat exchanger;
  • a second duct extending between the first heat exchanger and the third heat exchanger so as to allow the heat transfer fluid to pass through the second heat exchanger
  • At least one valve for alternately orienting the heat transfer fluid to the first return duct or the second duct;
  • the at least one valve is controlled by the control unit as a function of the temperature determined by the means for determining the temperature of the heat transfer fluid;
  • the valve is configured to circulate the heat transfer fluid in the first duct if the temperature of the heat transfer fluid determined is lower than the first threshold temperature, and to circulate the heat transfer fluid in the second duct if the temperature of the heat transfer fluid determined is greater than at the first threshold temperature.
  • the heat transfer fluid is transported directly from the first heat exchanger to the third heat exchanger through the first conduit in order to bypass the second heat exchanger located near the front of the vehicle;
  • the heat transfer fluid is transported from the first heat exchanger to the third heat exchanger and via the second heat exchanger, through the second conduit;
  • the valve can also be configured to circulate the heat transfer fluid simultaneously in the first conduit and the second conduit, according to a first flow of heat transfer fluid flowing in the first conduit and a second coolant flow circulating in the second conduit;
  • the heat transfer fluid is preferably liquid; and more preferably, the heat transfer fluid comprises glycol.
  • a vehicle comprising the installation for the thermal regulation of the electric traction chain according to the second aspect of the invention or according to any one of its improvements.
  • such a vehicle is of the type of an electric or hybrid vehicle.
  • vehicle is here understood in its broadest sense, as a vehicle driven by an onboard propulsion means. As non-limiting examples, it can therefore be indifferently a car, a truck, a coach, a motorcycle.
  • Various embodiments of the invention are provided, integrating, according to all of their possible combinations, the various optional features set forth herein.
  • FIG. 1 illustrates a schematic view of an exemplary embodiment according to the second aspect of the invention of an installation for the thermal regulation of an electric traction system of a vehicle, associated with an installation for thermal regulation. a passenger compartment of said vehicle, the installation for thermal regulation being used in a first configuration;
  • FIG. 2 illustrates a schematic view of the installation for the thermal regulation of an electric traction system of a vehicle illustrated in FIG. 1 and used in a second configuration;
  • FIG. 3 illustrates a functional diagram according to the first aspect of the invention of a method for regulating the temperature of an electric power train of a vehicle.
  • variants and different embodiments of the invention may be associated with each other, in various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics subsequently described in isolation from the other characteristics, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention with respect to the state of the art.
  • all the variants and all the embodiments described are combinable with each other if nothing stands in the way of this combination at the technical level.
  • Such an installation includes:
  • a refrigerant circuit 200 for cooling or heating a passenger compartment of the vehicle for cooling or heating a passenger compartment of the vehicle
  • a second heat exchanger 120 located at a front face 500 of the vehicle; a third heat exchanger 130 between the heat transfer fluid and the electric traction chain 400;
  • a movable closing means 140 arranged to be able to prohibit a heat exchange between the air outside the vehicle and the coolant at the level of the second heat exchanger 120; a means 150 for determining a temperature of the heat transfer fluid, the temperature being determined at the level of the electric traction chain 400.
  • the coolant is arranged to be able to carry calories.
  • the coolant comprises for example water and / or glycol and / or deionized water and / or a dielectric fluid such as fluorinated hydrocarbons.
  • the heat transfer fluid circuit 100 is arranged to allow circulation of the coolant.
  • the heat transfer fluid circuit 100 comprises a plurality of conduits 160 for transporting the coolant, at least one pump 170 to generate a flow of the coolant, at least one valve 190 in order to control the flow rate of the coolant inside at least a portion of the conduits 160 and / or to direct the coolant to a portion of the plurality of conduits 160.
  • the at least one valve 190 and the at least one pump 170 are advantageously controlled by a control unit not shown.
  • the plurality of ducts 160 comprises in particular (i) a first duct 101 which extends between the first heat exchanger 110 and the third heat exchanger 130 so as to bypass the second heat exchanger 120, the first duct 101 forming a circuit diverting the second heat exchanger 120 and (ii) a second conduit 102 which extends between the first heat exchanger 110 and the third heat exchanger 130 so as to allow the heat transfer fluid to pass through the second heat exchanger 120.
  • the at least one valve 190 of the heat transfer fluid circuit 100 makes it possible to alternately orient the coolant towards the first conduit 101 or the second conduit 102.
  • the heat transfer fluid circuit 100 comprises two pumps 170.
  • the first pump 170a is situated between the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120 in order to generate the flow of the fluid. coolant inside the second conduit 102.
  • the second pump 170b is located between the first heat exchanger 110 and the third heat exchanger 130 to generate the flow of heat transfer fluid inside the first conduit 101.
  • the first pump 170a is activated to circulate the heat transfer fluid to the second heat exchanger 120
  • the second pump 170b is activated to circulate the heat transfer fluid to the third heat exchanger 130 through the branch circuit.
  • the heat transfer fluid circuit 100 comprises two valves 190.
  • the first valve 190a is situated between the first pump 170a and the second heat exchanger 120 in order to control the flow rate of the heat transfer fluid. inside the second duct 102 and / or inside the first duct 101.
  • the first valve 190a is used to direct the coolant only in the second duct 102 to the second heat exchanger 120, or only in the first conduit 101, or simultaneously through the first 101 and the second 102 conduit.
  • the second valve 190b is located between the third heat exchanger 130 and the first heat exchanger 110 to control the flow of heat transfer fluid inside a short conduit 103 connecting one end of the second heat exchanger 120 located on the side of the first heat exchanger
  • the valve or valves 190a, 190b may be three-way valves.
  • the second heat exchanger 120 advantageously takes the form of a radiator.
  • a temperature of a radiator body is less than or equal to 65 ° C.
  • the second heat exchanger 120 allows a heat transfer between an outside air and the heat transfer fluid.
  • the outside air is located outside the vehicle, that is to say on a side opposite to the electric power train 400 with respect to a vehicle body.
  • the second heat exchanger 120 comprises (i) first not shown fluidic coupling means, allowing the coolant circulating in a first portion of the second conduit 102 to penetrate at a first end into the second heat exchanger 120, and (ii) second not shown fluidic coupling means, allowing the coolant circulating in the second heat exchanger 120 to come out and to enter a second portion of the second conduit 102.
  • the movable shutter means 140 of the installation 10 for the thermal regulation of the electric traction chain 400 is arranged to be configured between two extreme positions described above: the closed configuration in which the outside air to the vehicle does not reach the second heat exchanger 120 and the open configuration in which the outside air at The vehicle reaches the second heat exchanger 120.
  • the movable shutter means 140 comprises at least one movable flap located at the front face 500 of the vehicle. More particularly, the movable closing means 140 is located at a vehicle air vent, for example at the calender or bumper of the vehicle. vehicle, either on the opposite side to the second heat exchanger 120 with respect to said air vent, or in an intermediate position between the air vent and the second heat exchanger 120.
  • the third heat exchanger 130 is arranged to allow a heat transfer between the heat transfer fluid and the electric traction chain 400. More particularly, and by way of non-limiting example, the third heat exchanger 130 comprises a plurality of ducts located near the heat exchangers. electrical and / or electronic components and / or elements of the electric traction chain 400 in order to make possible a thermal interaction between said electrical and / or electronic components and / or said elements of the power train with the coolant. In particular, such a thermal interaction can be obtained by sharing a thermally conductive wall between the heat transfer fluid circuit 100 on the one hand and at least a portion of the electrical and / or electronic components and / or elements of the chain. traction on the other hand.
  • the thermal interaction leading to the heat transfer between the electric traction chain 400 and the coolant can advantageously be done by thermal conduction and / or by thermal convection and / or radiation.
  • the means for determining the temperature 150 of the coolant is arranged to determine the temperature at the level of the electric power train 400.
  • the determination of the temperature can be direct, by means of a measurement of the temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric traction chain 400, in particular via a dive temperature probe in the heat transfer fluid entering the traction chain 400, or indirectly, for example by the determination of a temperature-dependent parameter representative of a particular state of the heat transfer fluid at the level of the electric traction chain 400.
  • the temperature of the coolant located at the level of the electric traction chain 400 can be determined by an estimate from the operating parameters of the vehicle and / or parameter (s) of operation of the electric power train 400.
  • the first heat exchanger 110 of the installation 10 for the thermal regulation of the electric traction chain 400 according to the second aspect of the invention makes it possible to transfer heat between the coolant circulating in the coolant circuit 100 and a refrigerant circulating in the refrigerant circuit 200.
  • the first heat exchanger 110 thus improves the cooling capacity of the installation 10 for the thermal regulation of the electric power train 400 according to the second aspect of the invention, and also to improve the heating or cooling capacities of the passenger compartment of the vehicle, depending on the operating mode, such as it will be described later.
  • the first heat exchanger 110 may be of the type of a tube or plate heat exchanger.
  • the first heat exchanger 110 is arranged to locally allow a thermal interaction between the coolant and the coolant to allow a heat transfer between the one and the other, in one direction or the other .
  • the installation 10 for the thermal regulation of the electric power train 400 may also include the refrigerant circuit 200 for cooling or heating the passenger compartment of the vehicle.
  • the installation 10 for thermal regulation according to the second aspect of the invention is arranged to collaborate with the refrigerant circuit 200 of an installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle.
  • the refrigerant fluid is arranged to carry calories.
  • the refrigerant fluid comprises at least one hydrochlorofluorocarbon (HCFC) and / or one hydrofluorocarbon (HFC).
  • HCFC hydrochlorofluorocarbon
  • HFC hydrofluorocarbon
  • the refrigerant may be RI 34a, or 1234YF, or carbon dioxide known by the acronym R744.
  • the refrigerant circuit 200 is arranged to allow a circulation of the refrigerant fluid.
  • the refrigerant circuit 200 comprises a first heat exchanger 210, a second heat exchanger 220, a compressor 230, an accumulator 240, a first expansion member 251 and a second expansion member 252. These elements are connected by conduits 260 rigid or flexible circulation.
  • the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle is arranged to allow a heat transfer between the refrigerant and a flow of air circulating in a housing 300 for ventilation and / or heating and / or air conditioning for regulating a temperature of the passenger compartment of the vehicle. More particularly, the first heat exchanger 210 is arranged to locally allow a thermal interaction between the refrigerant and the flow of air flowing in said housing 300 ventilation and / or heating and / or air conditioning to allow a heat transfer between one and the other. Such a thermal interaction can be achieved by locally circulating the coolant and the airflow locally.
  • the first heat exchanger 220 of the passenger compartment of the vehicle makes it possible to circulate the flow of air transversely to the refrigerant circulating in the first heat exchanger 210, so as to maximize the heat transfer between the refrigerant and the air flow.
  • the first heat exchanger 210 is configured to function as an evaporator of the refrigerant: the calories are transferred from the air flow to the refrigerant flowing through the first heat exchanger 210 to evaporate said refrigerant. This heat transfer thus makes it possible to cool and dry the flow of air passing through the ventilation and / or heating and / or air conditioning box 300.
  • the second heat exchanger 220 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle is arranged to allow a heat transfer between the refrigerant and the flow of air flowing in the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning.
  • the second heat exchanger 220 is comparable to the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle.
  • the second heat exchanger 220 is arranged to allow circulating an air flow transversely to the refrigerant circulating in the second heat exchanger 220 to maximize the heat transfer between the refrigerant and the airflow.
  • the second heat exchanger 220 is configured to function as a coolant condenser: the calories are transferred from the refrigerant to the air flow to condense said refrigerant. This heat transfer thus makes it possible to heat the flow of air passing through the ventilation and / or heating and / or air conditioning box 300. The second heat exchanger 220 then behaves like a radiator bringing calories to the air flow.
  • the compressor 230 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle is arranged to allow compressing the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 200.
  • the pressure of the refrigerant flowing in the refrigerant circuit 200 is preferably less than or equal to 25 bars when the refrigerating fluid 200 is of the type RI 34a or 1234YF.
  • the accumulator 240 called a "drying bottle", is arranged to retain a fraction of the coolant in the liquid state in order to prevent the compressor 230 from deteriorating by refrigerant in the liquid state.
  • the accumulator 240 thus comprises dehumidification means of the refrigerant, for example by desiccation.
  • the refrigerant circuit 200 comprises a first expansion member 251 and a second expansion member 252.
  • the first and second expansion members 251, 252 are arranged to reduce the pressure of the refrigerant exiting the expansion member in question, compared with at the pressure of the refrigerant entering said expansion member.
  • the first expansion member 251 is disposed between the first heat exchanger 110 of the installation 10 for the thermal regulation of the traction chain of said vehicle and the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment said vehicle.
  • the second expansion member 252 is disposed between the second heat exchanger 220 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle and the first heat exchanger 110 of the installation 10 for the thermal regulation of the drive train said vehicle
  • the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning allows to generate a flow of air to the passenger compartment of the vehicle.
  • the fan housing 300 and / or heating and / or air conditioning includes the first heat exchanger 210 described above, a first mixing flap 341, a second mixing flap 342, the second heat exchanger 220 previously described, a electric radiator 350 and at least one air outlet 360 to the passenger compartment of the vehicle.
  • the outside air is thus conveyed from the outside of the vehicle by an intake mouth 310 which opens onto the ventilation and / or heating and / or air conditioning unit 300, through at least one air filter 330 to prevent unwanted particles from entering the passenger compartment of the vehicle through the housing 300 ventilation and / or heating and / or air conditioning.
  • the air filter 330 may be of the type of a pollen filter, an active carbon filter or a polyphenol filter.
  • the ventilation and / or heating and / or air conditioning unit 300 also comprises a recycled air inlet 320 for recirculating air from the passenger compartment of the vehicle by circulating it again in the ventilation box 300 and / or heating and / or air conditioning via an air recovery circuit not shown.
  • the air recycled which is reintroduced into the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning advantageously passes through the air filter 330.
  • the first mixing flap 341 is rotatably mounted about an axis of rotation 3411 and is used to direct the air circulating inside the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning.
  • the first mixing flap 341 is thus movable between a first position allowing the passage of air through the first heat exchanger 210 and a second position preventing the passage of air through the first heat exchanger 210.
  • the rotation of the first mixing component 341 is controlled for example by a temperature control unit in the passenger compartment of the vehicle, depending on a choice of vehicle passengers and / or climatic conditions, including the outside temperature.
  • the first mixing flap 341 is configured in the second position in order to divert the air circulating in the ventilation and / or heating box 300 and / or air conditioning to a bypass path of the first heat exchanger 210.
  • This configuration allows in particular to prevent cooling of the air circulating in the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning which is already cold, and of prevent the first heat exchanger 210 from frosting if the outside air temperature is lower than the threshold temperature.
  • the threshold temperature is -3 ° C.
  • the second mixing flap 342 is rotatably mounted about an axis of rotation 3421 and is used to direct the air flowing inside the housing 300 ventilation and / or heating and / or air conditioning.
  • the second mixing flap 342 is thus movable between a first position allowing the passage of air through the second heat exchanger 220 and a second position preventing the passage of air through the second heat exchanger 220.
  • the rotation the second mixing flap 342 is controlled for example by the temperature control unit in the passenger compartment of the vehicle.
  • the second mixing flap 342 can take any position between the first and the second position. When the second mixing flap 342 is configured in its second position, the air circulating in the ventilation and / or heating and / or air conditioning casing 300 is directed towards a bypass path of the second heat exchanger 220.
  • the electric radiator 350 is used to heat the air passing through the ventilation and / or heating and / or air conditioning unit 300.
  • the electric radiator 350 is located between the second heat exchanger 220 and the air outlet.
  • the electric radiator 350 is controlled by the temperature control unit of the passenger compartment of the vehicle.
  • the air outlet 360 of the housing 300 for ventilation and / or heating and / or air conditioning makes it possible to direct the flow of air passing through said ventilation and / or heating and / or air conditioning unit 300 towards the cabin of the vehicle.
  • the air outlet 360 collaborates with a dispensing device 600 for selectively directing the flow of air to specific areas of the passenger compartment of the vehicle.
  • the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle and / or the refrigerant circuit 200 makes it possible to modulate the temperature inside said passenger compartment of the vehicle, according to at least three distinct modes of operation.
  • a first mode of operation the installation 20 for the thermal regulation of the cabin of the vehicle and / or the refrigerant circuit 200 makes it possible to cool the passenger compartment of the vehicle by reducing the temperature of the air of the passenger compartment of the vehicle.
  • a second mode of operation the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle and / or the refrigerant circuit 200 makes it possible to heat the cabin of the vehicle by increasing the temperature of the air of the passenger compartment of the vehicle when the outside air temperature is below the threshold temperature, preferably equal to -3 ° C.
  • the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle and / or the refrigerant circuit 200 makes it possible to heat the cabin of the vehicle by increasing the temperature of the air of the passenger compartment of the vehicle when the outside air temperature is between -3 ° C and 20 ° C.
  • the first mixing flap 341 is configured in its first position to allow the passage air through the first heat exchanger 210
  • the second mixing flap 342 is configured in its second position to prevent the passage of air through the second heat exchanger 220, rendering said second heat exchanger heat 220 inactive on the temperature of the air flow through the housing 300 ventilation and / or heating and / or air conditioning.
  • the air then flows in the ventilation and / or heating and / or air conditioning box 300 through the bypass path of the second heat exchanger 220, without passing through the electric radiator 350, and leaves towards the passenger compartment of the vehicle at the air outlet 360.
  • the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 200 is compressed by the compressor 230 to a pressure of, for example, between 12 and 25 bars.
  • the refrigerant passes through the second heat exchanger 220 and the first heat exchanger 110 of the installation 10 for the thermal regulation of the electric traction chain 400, where calories are transferred from the coolant to the heat transfer fluid.
  • the first expansion member 251 relaxes the refrigerant at a pressure of about 3 bar.
  • the refrigerant then reaches the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle, in which the refrigerant is evaporated by sensing the calories of the air flow circulating in the ventilation box 300 and / or heating and / or air conditioning: the air circulating in the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning is thus cooled.
  • the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid circuit 100 is set in motion in said heat transfer fluid circuit 100 via the pump.
  • the heat transfer fluid passes through the first heat exchanger 110 of the installation 10 for the thermal regulation of the electric traction chain 400 in order to capture the calories of the refrigerant fluid: the coolant is heated, and the coolant is cooled.
  • the first heat exchanger 110 then behaves as a condenser or gas cooler.
  • the coolant is then transported to the second heat exchanger 120 in order to achieve a heat transfer between the air outside the vehicle and the heat transfer fluid.
  • the coolant is cooled by yielding calories to the outside air via the second heat exchanger 120.
  • the coolant is then directed to the pump 170 to be redirected to the first heat exchanger 110.
  • the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle and / or the refrigerant circuit 200 is configured in the second mode of operation, it is no longer possible to use the recycled air from the passenger compartment of the vehicle to heat the flow of air flowing in the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning without the risk of frosting and / or damage the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle.
  • the recycled air of the passenger compartment of the vehicle is responsible for the moisture released by users of said vehicle. There is thus a risk that the humidity of the recycled air condenses on the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle.
  • Condensation may result in frost and / or ice solidification at temperatures of -3 ° C or below.
  • the icing of the first heat exchanger 210 poses a risk to the users of the vehicle, in particular by putting the installation 10 for the thermal regulation of the passenger compartment out of order, the users being unable to adjust the air temperature and / or to dry this air. Therefore, it is necessary to prevent the flow of humid air passing through the ventilation and / or heating and / or air conditioning unit 300 to pass through the first heat exchanger 210 of the installation 20 for thermal regulation. the passenger compartment of the vehicle.
  • the first mixing flap 341 is configured in its second position to prevent the passage of air through the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle.
  • the air flow is forced to the bypass path of the first heat exchanger 210 before reaching the second heat exchanger 220.
  • the first heat exchanger 210 is not brought into contact with the air circulating in the housing 300 of ventilation and / or heating and / or air conditioning, and it can not be affected by frost and / or frost.
  • the first heat exchanger 110 is used as a cold point.
  • the first mixing flap 341 is configured in its first position to allow the passage air through the first heat exchanger 210 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle
  • the second mixing flap 342 is configured in its first position to allow the passage of air through the second heat exchanger 220 of said installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle.
  • the control unit activates or deactivates the electric radiator 350.
  • the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 200 is compressed by the compressor 230 to a pressure of, for example, between 10 and 15 bars.
  • the fluid The refrigerant passes through the second heat exchanger 220 of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle in which the calories that it transports are transferred to the flow of air circulating in the ventilation and / or heating casing 300. and / or air conditioning to warm it up.
  • the second expansion member 252 relaxes the refrigerant at a pressure of about 3 bar.
  • the refrigerant then reaches the first heat exchanger 110 of the installation 10 for the thermal regulation of the electric traction chain 400 in order to capture the calories transported by the coolant: the coolant is then cooled, while the coolant is warmed.
  • the first heat exchanger 110 is then used as an evaporator.
  • the refrigerant is then transported to the first heat exchanger 210 where it captures the calories of the air passing through the ventilation and / or heating and / or air conditioning unit 300 in order to dry the air.
  • the refrigerant is then recycled into the refrigerant circuit 200 via the accumulator 240 which dehumidifies the refrigerant on the one hand and the compressor 230 on the other.
  • the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid circuit 100 is set in motion in said heat transfer fluid circuit 100 via the pump.
  • the heat transfer fluid passes through the first heat exchanger 110 of the installation 10 for the thermal regulation of the electric traction chain 400 in order to transfer the calories it carries to the refrigerant: the coolant is cooled, and the coolant is warmed .
  • the heat transfer fluid is then transferred to the electric traction chain 400, and more particularly to the third heat exchanger 130 of the installation 10 for the thermal regulation of said electric power train 400.
  • the fluid coolant captures the calories dissipated by the electronic and / or electrical components and / or the elements of the electric power train 400. As a result, the coolant is transported back to the first heat exchanger 110. In this mode of operation, the first heat exchanger 110 is used as a cold point.
  • the installation 10 for the thermal regulation of the electric traction system 400 collaborates advantageously with the installation 20 for the thermal regulation of the cabin of the vehicle in order firstly to dissipate the thermal calories of said electric power train 400, and secondly to improve the efficiency of the installation 10 for regulation of the passenger compartment, reducing the energy consumption of the vehicle.
  • the calories dissipated by the electronic components and / or the electrical components and / or the elements of the electric traction chain 400 are more or less important and are cleverly exploited by the refrigerant circuit when it operates in heat pump, that is to say according to the second or third mode of operation.
  • the temperature determination means 150 previously described makes it possible, for this purpose, to determine the temperature of the heat transfer fluid at the level of the electric traction chain 400.
  • the heat exchange between the coolant and the coolant at the first heat exchanger 110 is sufficient to sufficiently cool the heat transfer fluid so that when it reaches again the 400 electric traction chain, it can again capture the calories generated by said electric power train 400.
  • the heat exchange between the coolant and the coolant at the first heat exchanger 110 may no longer be sufficient.
  • the coolant can then be oriented first to the second heat exchanger 120 located at the front face 500 to increase the cooling capacity of the heat transfer fluid before it reaches the first heat exchanger 110.
  • the installation 10 for the thermal regulation of the traction system comprises a movable closing means 140 making it possible to prohibit a heat exchange between the air outside the vehicle and the coolant at the level of the second heat exchanger 120, the movable shutter means 140 taking the preferred form of at least one movable flap arranged to take any configuration between a closed configuration in which the air outside the vehicle does not reach the second heat exchanger 120 and a configuration in which the air outside the vehicle reaches the second heat exchanger 120.
  • the temperature control method 11 of an electric power train 400 according to the first aspect of the invention will now be described. Such a method of regulating the temperature 11 comprises:
  • a second step 2 comprising the determination of a temperature of the coolant, determined at the level of the electric traction chain 400;
  • a comparison step 3 of the determined temperature if the determined temperature is greater than a first threshold temperature
  • the heat transfer fluid is cooled by the air outside the vehicle and passing through the second heat exchanger 120; o if the determined temperature is lower than the first threshold temperature 4a, the movable closing means 140 adopts a closed configuration, thus prohibiting a heat exchange between the coolant and the air outside the vehicle at the second heat exchanger 120 ;
  • the first threshold temperature is advantageously between 40 and 60 ° C., preferably equal to 50 ° C.
  • the coolant is cooled by the outside air to the vehicle and passing through the second heat exchanger 120 as said determined temperature is greater than a second threshold temperature.
  • This condition is verified in another step of comparing the determined temperature.
  • the second threshold temperature is advantageously lower than the first threshold temperature in order to generate a hysteresis cycle at the temperature control method of the electrical traction chain 400.
  • the second threshold temperature is between 25 ° C. and 30 ° C. C, preferably equal to 30 ° C.
  • the method for regulating the temperature of the electric traction chain 400 preferably comprises a step of opening or closing the movable closing means 140 making it possible to circulate or block the air outside the vehicle through the front face.
  • the temperature control method of the electric traction chain 400 according to the first aspect of the invention is implemented by the control unit of the installation 10 for the thermal regulation of the traction chain.
  • the invention thus makes it possible to optimize the coefficient of penetration into the vehicle air by cleverly controlling the opening and closing of the mobile movable closing means 140 as a function of the speed of the vehicle. Subsequently, the optimized control of the movable shutter means 140 of the front face 500 of the vehicle reduces the electrical consumption of the installation 20 for the thermal regulation of the passenger compartment of the vehicle.
  • the invention relates in particular to a method and an installation 10 for the thermal regulation of the traction chain of a vehicle via mobile movable shutter means 140 which is configured in its open or closed configuration according to the operating speed of the power train.
  • This clever configuration which depends on the speed of operation of the vehicle, allows on the one hand to optimize the cooling of the electric power train 400 by the coolant and, on the other hand, to reduce the power consumption of the installation for regulating the temperature 20 of the passenger compartment of the vehicle by means of heat transfers between the coolant and the coolant to generate a flow of hot or cold air in the passenger compartment.
  • the coolant is first cooled by a heat transfer with the air outside the vehicle via the second heat exchanger, if the temperature of the power train is greater than a first threshold temperature.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et une installation (10) pour la régulation thermique de la chaîne de traction d'un véhicule par l'intermédiaire du moyen d'obturation mobile (140) qui est configuré dans sa configuration ouverte ou fermée en fonction du régime de fonctionnement de la chaîne de traction. Cette configuration astucieuse, qui dépend de la vitesse de fonctionnement du véhicule, permet d'une part d'optimiser le refroidissement de la chaîne de traction électrique (400) par le fluide caloporteur et, d'autre part, de réduire la consommation électrique de l'installation (20) pour la régulation de la température de l'habitacle du véhicule par l'intermédiaire de transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant permettant de générer un flux d'air chaud ou froid dans l'habitacle.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA REGULATION THERMIQUE D'UNE CHAINE DE TRACTION ELECTRIQUE D'UN VEHICULE
Domaine technique
La présente invention se situe dans le domaine des systèmes de régulation thermique des véhicules automobiles électriques ou hybrides. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé régulation de la température d'une chaîne de traction d'un véhicule automobile. L'invention concerne aussi une installation de régulation thermique de la chaîne de traction d'un tel véhicule automobile.
État de la technique antérieure On connaît des systèmes de refroidissement de la chaîne de traction électrique d'un véhicule automobile par l'intermédiaire d'un échangeur thermique prenant la forme d'un radiateur situé en arrière d'une face avant du véhicule automobile, et plus particulièrement situé en arrière d'une calandre dudit véhicule automobile. De manière connue, une telle configuration permet de tirer parti du flux d'air provenant de l'extérieur du véhicule automobile et traversant la calandre pour améliorer les échanges thermiques au niveau du radiateur et, finalement, permettre de mieux refroidir la chaîne de traction électrique du véhicule automobile.
L'inconvénient de ces systèmes de refroidissement est qu'ils nécessitent d'absorber l'air extérieur au véhicule au travers de la calandre, impactant ainsi de manière non négligeable le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule automobile, notamment pour des vitesses élevées. Un tel impact augmente la consommation électrique de la chaîne de traction et/ou son niveau de pollution, dans le cas d'un véhicule hybride. Par ailleurs, l'efficacité et/ou le besoin de refroidir la chaîne de traction électrique par le radiateur ainsi exposé au flux d'air varie en fonction par exemple de la vitesse et/ou du régime de fonctionnement du véhicule automobile. Or, de tels systèmes de refroidissement ne permettent pas d'adapter le refroidissement de la chaîne de traction électrique en fonction des conditions d'utilisation du véhicule automobile.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d'autres avantages en proposant un nouveau procédé de régulation de la température de la chaîne de traction électrique d'un véhicule automobile et une nouvelle installation de régulation thermique afin de résoudre au moins un de ces problèmes.
Un autre but de la présente invention est de permettre d'améliorer le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule automobile afin de réduire la consommation électrique de la chaîne de traction qui l'anime.
Un autre but de la présente invention est d'améliorer les capacités de régulation thermique de la chaîne de traction du véhicule automobile.
Un autre but de la présente invention est de proposer une nouvelle installation de régulation thermique de la chaîne de traction électrique d'un véhicule automobile permettant de réduire la consommation électrique d'une installation de traitement thermique de l'habitacle dudit véhicule automobile.
Exposé de l'invention
Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs précités avec un procédé de régulation de la température d'une chaîne de traction électrique d'un véhicule, par exemple un véhicule automobile, ledit procédé de régulation comprenant les étapes suivantes :
- une première étape d'échange thermique entre un fluide caloporteur et un fluide réfrigérant d'un circuit de fluide réfrigérant du véhicule à l'aide d'un premier échangeur thermique ; _ une deuxième étape comprenant la détermination d'une température du fluide caloporteur, déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique et une comparaison de la température déterminée avec une première température seuil : o si la température déterminée est supérieure à la première température seuil, alors le fluide caloporteur est refroidi par un air extérieur au véhicule et traversant un deuxième échangeur thermique disposé au niveau d'une face avant du véhicule ; o si la température déterminée est inférieure à la première température seuil, alors on interdit un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air extérieur au véhicule au niveau du deuxième échangeur thermique ; - une troisième étape d'échange thermique entre le fluide caloporteur et la chaîne de traction électrique du véhicule à l'aide d'un troisième échangeur thermique.
Dans le procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention, le fluide caloporteur est mis en œuvre afin de transporter des calories depuis la chaîne de traction électrique vers le premier échangeur thermique, ou depuis le premier échangeur thermique vers la chaîne de traction électrique, selon les modes de fonctionnement mis en œuvre et tels qu'ils seront décrits ultérieurement. À cet effet, le fluide caloporteur est transporté dans un circuit de fluide caloporteur qui comprend des moyens de communication fluidique permettant de contrôler un débit du fluide caloporteur entre deux zones distantes l'une de l'autre. À titre d'exemple non limitatifs, le circuit de fluide caloporteur peut comprendre des conduits et/ou au moins une vanne et/ou au moins une pompe.
Le fluide réfrigérant est mis en œuvre afin de transporter des calories dans un circuit de fluide réfrigérant pour une installation pour la régulation thermique d'un habitacle du véhicule. D'une manière générale, l'installation pour la régulation thermique est configurée pour pouvoir chauffer et/ou ventiler et/ou refroidir l'habitacle. À cet effet, le circuit de fluide réfrigérant comprend d'autres moyens de communication fluidique permettant de contrôler un débit du fluide réfrigérant. À titre d'exemple non limitatifs, le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre des conduits et/ou une vanne et/ou une pompe et/ou un compresseur.
Le procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention met ainsi en œuvre plusieurs échangeurs thermiques de l'installation pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique et plusieurs échangeurs de chaleur de l'installation pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule afin de faire collaborer ensemble - et selon un mode de fonctionnement particulièrement original au regard de l'art antérieur connu - le circuit de fluide caloporteur refroidissant la chaîne de traction électrique et l'installation pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule.
À cet effet, le premier échangeur thermique permet de réaliser des transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant. À titre d'exemple non limitatif, le premier échangeur thermique peut être du type d'un échangeur à tubes ou à plaques. D'une manière générale, le premier échangeur thermique est agencé pour permettre localement une interaction thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant afin de permettre un transfert calorifique entre l'un et l'autre, dans un sens ou dans l'autre. Une telle interaction thermique peut être obtenue en faisant circuler localement de manière adjacente les deux fluides, par exemple en les faisant circuler le long de deux conduits adjacents et séparés l'un de l'autre par une paroi commune thermiquement conductrice et au travers de laquelle les calories peuvent être transférées depuis l'un des deux fluides vers l'autre des deux fluides.
Le deuxième échangeur thermique est agencé pour permettre, sous certaines conditions de fonctionnement propres au procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention, de réaliser des transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et l'air extérieur au véhicule, afin de refroidir le fluide caloporteur. À titre d'exemple non limitatif, le deuxième échangeur thermique peut prendre la forme d'un radiateur, composé d'un réseau de tubes à l'intérieur desquels circule le fluide caloporteur, ledit réseau de tube pouvant être exposé à l'air extérieur dans certaines conditions. En particulier, dans certaines conditions qui seront détaillées ci-après, l'air extérieur traverse le deuxième échangeur thermique afin de dissiper des calories du fluide caloporteur dans l'air extérieur.
On entend ici par « air extérieur », un air situé du côté opposé à une carrosserie du véhicule par rapport à la chaîne de traction électrique dudit véhicule. Le troisième échangeur thermique est agencé pour permettre de réaliser des transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction électrique du véhicule, notamment un moteur électrique de traction. D'une manière générale, le troisième échangeur thermique peut prendre des formes variées selon la configuration de la chaîne de traction électrique. D'une manière générale, le troisième échangeur thermique prend la forme d'un circuit de fluide caloporteur situé à proximité des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction à refroidir, afin de rendre possible une interaction thermique entre lesdits composants électriques et/ou électroniques et/ou lesdits éléments de la chaîne de traction avec le fluide caloporteur. En particulier, mais non limitativement, une telle interaction thermique peut être obtenue par le partage d'une paroi thermiquement conductrice entre le circuit de fluide caloporteur d'une part et au moins une partie des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction d'autre part.
Dans le procédé de régulation conforme au premier aspect de l'invention, la deuxième étape comprend d'abord la détermination de la température du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique, par exemple au niveau d'un des éléments de cette chaîne de traction. La détermination de la température peut être directe, par le biais d'une mesure de la température du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique, ou indirecte, par exemple par la détermination d'un paramètre dépendant de la température et représentatif d'un état particulier du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique. Alternativement encore, la température du fluide caloporteur situé au niveau de la chaîne de traction électrique peut être déterminée par une estimation à partir des paramètres de fonctionnement du véhicule et/ou de paramètre(s) de la chaîne de traction électrique.
Ensuite, la deuxième étape du procédé de régulation conforme au premier aspect de l'invention comprend une étape de comparaison de la température ainsi déterminée avec une première température de référence appelée première température seuil : si la température déterminée du fluide caloporteur est supérieure à la première température seuil, alors le deuxième échangeur thermique est exploité afin de refroidir le fluide caloporteur avant que ledit fluide caloporteur n'atteigne le troisième échangeur thermique, permettant ainsi d'abaisser la température du fluide caloporteur atteignant la chaîne de traction électrique. Cette configuration avantageuse permet ainsi d'améliorer l'efficacité des transferts calorifiques au niveau du troisième échangeur thermique, et, consécutivement, d'améliorer le refroidissement de la chaîne de traction électrique lorsque cette dernière dissipe trop de chaleur.
A contrario, si la température déterminée du fluide caloporteur est inférieure à la première température seuil, alors il n'est pas nécessaire de refroidir le fluide caloporteur avant qu'il atteigne la chaîne de traction électrique. Dans ce cas, le procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention prévoit d'empêcher, voire interdire, les transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et l'air extérieur au véhicule au niveau du deuxième échangeur thermique. Selon une première variante de réalisation, il est possible d'empêcher ou d'interdire ces transferts calorifiques en empêchant l'air extérieur d'atteindre le deuxième échangeur thermique. Selon une deuxième variante de réalisation qui peut se combiner à la première variante, il est possible d'empêcher ou d'interdire ces transferts calorifiques en empêchant le fluide caloporteur de passer par le deuxième échangeur thermique, par exemple par le biais d'un circuit de dérivation du fluide caloporteur.
Ainsi, selon son premier aspect, le procédé de régulation de la température de la chaîne de traction électrique permet d'optimiser l'exploitation des calories dissipées par la chaîne de traction et captées par le fluide caloporteur au niveau du troisième échangeur thermique : pour une température déterminée de la chaîne de traction inférieure à la première température seuil, alors les calories captées par le fluide caloporteur sont directement transférées au fluide réfrigérant au travers du premier échangeur thermique, le circuit de fluide réfrigérant fonctionnant selon le mode dit de pompe à chaleur et permettant ainsi de chauffer l'habitacle du véhicule sans impacter négativement un coefficient de pénétration dans l'air du véhicule. En revanche, pour une température déterminée de la chaîne de traction supérieure à la première température seuil, alors le fluide caloporteur est d'abord refroidi par l'air extérieur au véhicule, au travers du deuxième échangeur thermique, avant de capter les calories dissipées par la chaîne de traction électrique et de les transférer ensuite au fluide réfrigérant au travers du premier échangeur thermique.
Le procédé de régulation conforme au premier aspect de l'invention permet d'améliorer les capacités de régulation thermique de la chaîne de traction électrique d'un véhicule en proposant plusieurs alternatives de régulation thermique en fonction de la température déterminée du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique.
Le procédé de régulation conforme au premier aspect de l'invention peut comprendre avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- Si la température déterminée, par exemple au niveau de la chaîne de traction électrique, est supérieure à la première température seuil, alors la deuxième étape comprend une étape d'ouverture d'un moyen d'obturation mobile permettant de faire circuler l'air extérieur au véhicule au travers de la face avant dudit véhicule. A contrario, si la température déterminée du fluide caloporteur est inférieure à la première température seuil, alors la deuxième étape peut comprendre une étape de fermeture d'un moyen d'obturation mobile permettant de faire circuler l'air extérieur au véhicule au travers de la face avant dudit véhicule. Cette configuration avantageuse permet d'adapter le débit d'air extérieur traversant la face avant du véhicule en fonction d'une dissipation thermique de la chaîne de traction électrique.
Consécutivement, le procédé conforme au premier aspect de l'invention permet ainsi d'améliorer le coefficient de pénétration dans l'air d'un véhicule ;
- D'une manière générale, le moyen d'obturation mobile est configuré pour pouvoir prendre toute configuration entre une configuration fermée dans laquelle l'air extérieur au véhicule n'atteint pas le deuxième échangeur thermique et une configuration ouverte dans laquelle l'air extérieur au véhicule atteint le deuxième échangeur thermique. À titre d'exemple non limitatif, le moyen d'obturation mobile peut prendre la forme d'au moins un volet mobile, tel que par exemple au moins un volet pivotant autour d'un axe de rotation ou plusieurs volets mobiles, chacun pivotant autour d'un axe de rotation propre ;
- un angle d'ouverture du moyen d'obturation mobile dépend d'une vitesse du véhicule ;
- Par exemple, le procédé de régulation peut prévoir un mode où si la vitesse du véhicule est inférieure ou égale à une vitesse seuil, préférentiellement égale à environ 100 km/h, alors le moyen d'obturation mobile est fermé ;
- De manière analogue selon un autre exemple, le procédé de régulation peut prévoir un autre mode où si la vitesse du véhicule est supérieure à la vitesse seuil, alors le moyen d'obturation mobile est ouvert. Selon une première variante de réalisation, lorsque la vitesse du véhicule est supérieure à la vitesse seuil, alors le moyen d'obturation mobile est invariablement ouvert, éventuellement selon l'angle d'ouverture correspondant à la vitesse du véhicule, et tant que ladite vitesse du véhicule demeure supérieure à la première vitesse seuil. Selon une deuxième variante de réalisation, si la vitesse du véhicule est supérieure à la vitesse seuil, alors l'ouverture du moyen d'obturation mobile est intermittente. En d'autres termes, le moyen d'obturation oscille alors entre la configuration ouverte et la configuration fermée, selon un rapport cyclique qui dépend des besoins de refroidissement de la chaîne de traction électrique du véhicule et/ou de la vitesse dudit véhicule par exemple. Les oscillations du moyen d'obturation sont avantageusement cycliques, et préférentiellement périodique ;
- le moyen d'obturation mobile est défini dans sa configuration ouverte lorsque le véhicule est en phase de freinage afin d'optimiser sa consommation électrique ;
- la première température seuil est comprise entre 40 et 60°C ; la première température seuil est préférentiellement égale 50°C ;
- si la température déterminée est supérieure à la première température seuil, alors le fluide caloporteur est refroidi par l'air extérieur au véhicule et traversant le deuxième échangeur thermique tant que ladite température déterminée est supérieure à une deuxième température seuil ;
- la deuxième température seuil est avantageusement inférieure à la première température seuil afin de réaliser un cycle de fonctionnement hystérésis du procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention. Préférentiellement, la deuxième température seuil est comprise entre 25°C et 35°C ; préférentiellement encore, la deuxième température seuil est égale à 30°C.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne aussi une installation pour la régulation thermique d'une chaîne de traction électrique d'un véhicule, ladite installation comprenant des moyens agencés pour mettre en œuvre toutes les étapes du procédé de régulation conforme au premier aspect de l'invention ou selon l'un quelconque de ses perfectionnements .
Ainsi l'installation conforme au deuxième aspect de l'invention permet d'améliorer les capacités de régulation thermique de la chaîne de traction électrique d'un véhicule en proposant plusieurs alternatives de régulation thermique en fonction de la température déterminée du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique.
De manière avantageuse, l'installation conforme au deuxième aspect de l'invention comprend
- un circuit de fluide réfrigérant pour refroidir ou réchauffer un habitacle du véhicule ; - un circuit de fluide caloporteur pour dissiper des calories produites par la chaîne de traction électrique du véhicule ;
- un premier échangeur thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur ;
- un deuxième échangeur thermique situé au niveau d'une face avant du véhicule ;
- un troisième échangeur thermique entre le fluide caloporteur et la chaîne de traction électrique ;
- un moyen d'obturation mobile agencé pour pouvoir interdire un échange thermique entre l'air extérieur au véhicule et le fluide caloporteur au niveau du deuxième échangeur thermique ;
- un moyen de détermination d'une température du fluide caloporteur, la température étant déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique.
Tel que décrit précédemment, le circuit de fluide caloporteur est agencé pour permettre un écoulement du fluide caloporteur afin de transporter des calories depuis le troisième échangeur thermique situé au niveau de la chaîne de traction électrique vers le premier échangeur thermique, ou depuis le premier échangeur thermique vers le troisième échangeur thermique. À cet effet, le circuit de fluide caloporteur comprend des moyens de communication fluidique permettant de contrôler un débit du fluide caloporteur. À titre d'exemple non limitatifs, le circuit de fluide caloporteur peut comprendre des conduits et/ou une vanne et/ou une pompe. De manière comparable, le circuit de fluide réfrigérant est agencé pour transporter le fluide réfrigérant d'une installation pour la régulation thermique d'un habitacle du véhicule. D'une manière générale, l'installation pour la régulation thermique est configurée pour pouvoir chauffer et/ou ventiler et/ou refroidir l'habitacle. À cet effet, le circuit de fluide réfrigérant comprend des autres moyens de communication fluidique permettant de contrôler un débit du fluide réfrigérant. À titre d'exemple non limitatifs, le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre des conduits et/ou une vanne et/ou une pompe et/ou un compresseur et/ou d'autres échangeurs de chaleur.
L'installation pour la régulation thermique conforme au deuxième aspect de l'invention met ainsi en œuvre plusieurs échangeurs thermiques afin de faire collaborer ensemble - et selon le procédé de régulation conforme au premier aspect de l'invention ou selon l'un quelconque de ses perfectionnements - le circuit de fluide caloporteur refroidissant la chaîne de traction électrique et l'installation pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule.
Tel que décrit précédemment en référence au procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention, le premier échangeur thermique permet à cet effet de réaliser des transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant. À titre d'exemple non limitatif, le premier échangeur peut être du type d'un échangeur à tubes ou à plaques. D'une manière générale, le premier échangeur thermique est agencé pour permettre localement une interaction thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant afin de permettre un transfert calorifique entre l'un et l'autre, dans un sens ou dans l'autre. Une telle interaction thermique peut être obtenue en faisant circuler localement de manière adjacente les deux fluides, par exemple en les faisant circuler le long de deux conduits adjacents et séparés l'un de l'autre par une paroi commune thermiquement conductrice et au travers de laquelle les calories peuvent être transférées depuis l'un des deux fluides vers l'autre des deux fluides. Le deuxième échangeur thermique est agencé pour permettre, sous certaines conditions de fonctionnement propres au procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention, de réaliser des transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et l'air extérieur au véhicule afin de refroidir le fluide caloporteur. À titre d'exemple non limitatif, le deuxième échangeur thermique peut prendre la forme d'un radiateur, composé d'un réseau de tubes à l'intérieur desquels circule le fluide caloporteur, ledit réseau de tube pouvant être exposé à l'air extérieur dans certaines conditions. En particulier, lorsque les conditions sont requises, l'air extérieur traverse le deuxième échangeur thermique afin d'échanger des calories avec le fluide caloporteur.
Le troisième échangeur thermique est agencé pour permettre de réaliser des transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction électrique du véhicule. D'une manière générale, le troisième échangeur thermique peut prendre des formes variées selon la configuration de la chaîne de traction électrique. D'une manière générale, le troisième échangeur thermique prend la forme d'un circuit de fluide caloporteur situé à proximité des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction à refroidir, afin de rendre possible une interaction thermique entre lesdits composants électriques et/ou électroniques et/ou lesdits éléments de la chaîne de traction avec le fluide caloporteur. En particulier, mais non limitativement, une telle interaction thermique peut être obtenue par le partage d'une paroi thermiquement conductrice entre le circuit de fluide caloporteur d'une part et au moins une partie des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction d'autre part. Tel que décrit précédemment, le moyen d'obturation mobile est configuré pour pouvoir prendre toutes positions entre une configuration fermée dans laquelle l'air extérieur au véhicule n'atteint pas le deuxième échangeur thermique et une configuration ouverte dans laquelle l'air extérieur au véhicule atteint le deuxième échangeur thermique. Conformément au premier aspect de l'invention tel que décrit précédemment, le moyen d'obturation mobile est piloté en fonction de la température déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique du véhicule.
Enfin, le moyen de détermination de la température est configuré pour déterminer la température au niveau de la chaîne de traction électrique du véhicule. Tel que décrit précédemment, le moyen pour déterminer la température peut être direct, par le biais par exemple d'une mesure de la température du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique, ou indirecte, par exemple par la détermination d'un paramètre dépendant de la température et représentatif d'un état particulier du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique. Alternativement encore, la température du fluide caloporteur situé au niveau de la chaîne de traction électrique peut être déterminée par une estimation à partir des paramètres de fonctionnement du véhicule et/ou de paramètre(s) de la chaîne de traction électrique. L'installation conforme au deuxième aspect de l'invention peut comprendre avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- le moyen de détermination de la température du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique comprend au moins une sonde de température. La sonde de température est avantageusement configurée pour mesurer la température du fluide caloporteur située dans une partie du circuit de fluide caloporteur située à proximité ou dans le troisième échangeur thermique. Éventuellement, la sonde de température est configurée pour mesurer une paroi du circuit de fluide caloporteur située à proximité ou dans le troisième échangeur thermique. La détermination de la température du fluide caloporteur situé au niveau de la chaîne de traction électrique permet d'améliorer la précision du procédé de régulation thermique conforme au premier aspect de l'invention et pilotant l'installation pour la régulation thermique conforme au deuxième aspect de l'invention. En d'autres termes, la détermination de la température du fluide caloporteur par une mesure directe permet de réguler plus précisément la température de la chaîne de traction électrique ;
- le moyen d'obturation mobile est situé entre la face avant du véhicule et le deuxième échangeur thermique. Cette configuration permet d'empêcher l'air extérieur d'atteindre le deuxième échangeur thermique et, consécutivement, d'empêcher voire interdire tout transfert calorifique entre le fluide caloporteur et l'air extérieur. Dans cette configuration, le fluide caloporteur traverse toujours le deuxième échangeur thermique, mais ce dernier n'est pas traversé par l'air extérieur. Le moyen d'obturation mobile peut être alternativement situé entre le deuxième échangeur thermique et la face avant du véhicule, cette dernière étant par exemple formée par une bouche d'aération du véhicule, telle que par exemple une calandre ou un parechoc avant dudit véhicule, ou à l'opposé de la face avant du véhicule par rapport au deuxième échangeur thermique ;
- le moyen d'obturation mobile comprend au moins un volet mobile agencé pour prendre toute configuration entre une configuration fermée dans laquelle l'air extérieur au véhicule n'atteint pas le deuxième échangeur thermique, et une configuration ouverte dans laquelle l'air extérieur au véhicule atteint le deuxième échangeur thermique ;
- l'au moins un volet mobile pivote autour d'un axe de rotation, ledit volet mobile pouvant pivoter dans la configuration ouverte ou fermée. Selon une première variante de réalisation comprenant une pluralité de volets mobiles, chaque volet mobile pivote autour d'un axe de rotation propre. Selon une seconde variante de réalisation, tous les volets mobiles pivotent autour d'un seul axe de rotation. Selon l'une quelconque de ces variantes, l'au moins un volet mobile est avantageusement mobile entre la configuration ouverte et la configuration fermée. En outre, un angle d'ouverture de l'au moins un volet mobile peut alors être automatiquement réglé de manière passive, en fonction de la vitesse de déplacement du véhicule et, par exemple, d'un flux d'air extérieur atteignant ledit au moins un volet mobile, par un effet d'appui aérodynamique ;
- selon une variante de réalisation avantageuse, le moyen d'obturation mobile comprend au moins un actionneur collaborant avec l'au moins un volet mobile afin de configurer ledit au moins un volet mobile dans la configuration ouverte ou fermée. Dans cette variante de réalisation, compatible avec n'importe laquelle des variantes de réalisation de l'au moins un volet mobile décrites précédemment, l'angle d'ouverture de l'au moins un volet mobile est configuré par l'au moins un actionneur. Selon une première variante de réalisation, chaque volet mobile est piloté par un actionneur. Selon une deuxième variante de réalisation, tous les volets mobiles sont pilotés par un seul actionneur ;
- l'installation conforme au deuxième aspect de l'invention comprend une unité de commande configurée pour piloter l'au moins un actionneur afin de configurer l'au moins un volet mobile correspondant dans la configuration ouverte ou fermée. De manière avantageuse, le moyen de détermination de la température du fluide caloporteur communique avec l'unité de commande, par exemple via des moyens filaires, afin de transmettre la température déterminée permettant de mettre en œuvre le procédé de régulation conforme au premier aspect de l'invention et afin de piloter l'angle d'ouverture du moyen d'obturation mobile ;
- le circuit de fluide caloporteur comprend : - un premier conduit qui s'étend entre le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique de manière à contourner le deuxième échangeur thermique ;
- un deuxième conduit qui s'étend entre le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique de manière à permettre au fluide caloporteur de traverser le deuxième échangeur thermique ;
- au moins une vanne permettant d'orienter alternativement le fluide caloporteur vers le premier conduit de retour ou le deuxième conduit ;
- l'au moins une vanne est pilotée par l'unité de commande en fonction de la température déterminée par le moyen de détermination de la température du fluide caloporteur ;
- la vanne est configurée pour faire circuler le fluide caloporteur dans le premier conduit si la température du fluide caloporteur déterminée est inférieure à la première température seuil, et pour faire circuler le fluide caloporteur dans le deuxième conduit si la température du fluide caloporteur déterminée est supérieure à la première température seuil. Ainsi, l'installation pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique peut être configurée par l'intermédiaire de la vanne - pilotée par l'unité de commande - selon trois configurations distinctes :
- si la température du fluide caloporteur déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique est inférieure à la première température seuil, alors le fluide caloporteur est transporté directement depuis le premier échangeur thermique vers le troisième échangeur thermique au travers du premier conduit afin de contourner le deuxième échangeur thermique situé à proximité de la face avant du véhicule ;
- si la température du fluide caloporteur déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique est supérieure à la première température seuil, alors le fluide caloporteur est transporté depuis le premier échangeur thermique vers le troisième échangeur thermique et via le deuxième échangeur thermique, au travers du deuxième conduit ;
- éventuellement, la vanne peut aussi être configurée pour faire circuler le fluide caloporteur simultanément dans le premier conduit et le deuxième conduit, selon un premier débit de fluide caloporteur circulant dans le premier conduit et un deuxième débit de fluide caloporteur circulant dans le deuxième conduit ; - le fluide caloporteur est préférentiellement liquide ; et préférentiellement encore, le fluide caloporteur comprend du glycol.
Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un véhicule comprenant l'installation pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique conforme au deuxième aspect de l'invention ou selon l'un quelconque de ses perfectionnements.
En particulier, un tel véhicule est du type d'un véhicule électrique ou hybride. Bien entendu, le terme véhicule est ici compris dans son sens le plus large, comme un véhicule mu par un moyen de propulsion embarqué. À titre d'exemples non limitatifs, il peut donc s'agir indifféremment d'une voiture, d'un camion, d'un autocar, d'une moto. Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d'une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d'autre part, sur lesquels :
- la FIGURE 1 illustre une vue schématique d'un exemple de réalisation conforme au deuxième aspect de l'invention d'une installation pour la régulation thermique d'une chaîne de traction électrique d'un véhicule, associée à une installation pour la régulation thermique d'un habitacle dudit véhicule, l'installation pour la régulation thermique étant utilisée selon une première configuration ;
- la FIGURE 2 illustre une vue schématique de l'installation pour la régulation thermique d'une chaîne de traction électrique d'un véhicule illustré sur la FIGURE 1 et utilisée selon une deuxième configuration ;
- la FIGURE 3 illustre un diagramme fonctionnel conforme au premier aspect de l'invention d'un procédé de régulation de la température d'une chaîne de traction électrique d'un véhicule.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Description détaillée de l'invention
En référence aux FIGURES 1 et 2, un exemple d'installation 10 pour la régulation thermique d'une chaîne de traction électrique 400 d'un véhicule va d'abord être décrit. Une telle installation comprend :
- un circuit de fluide réfrigérant 200 pour refroidir ou réchauffer un habitacle du véhicule ;
- un circuit de fluide caloporteur 100 pour dissiper des calories produites par la chaîne de traction électrique 400 du véhicule ;
- un premier échangeur thermique 110 entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur ;
- un deuxième échangeur thermique 120 situé au niveau d'une face avant 500 du véhicule ; _ un troisième échangeur thermique 130 entre le fluide caloporteur et la chaîne de traction électrique 400 ;
- un moyen d'obturation mobile 140 agencé pour pouvoir interdire un échange thermique entre l'air extérieur au véhicule et le fluide caloporteur au niveau du deuxième échangeur thermique 120 ; _ un moyen de détermination 150 d'une température du fluide caloporteur, la température étant déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique 400. Le fluide caloporteur est agencé pour pouvoir transporter des calories. Le fluide caloporteur comprend par exemple de l'eau et/ou du glycol et/ou de l'eau déionisée et/ou un fluide diélectrique tel des hydrocarbures fluorés.
Le circuit de fluide caloporteur 100 est agencé pour permettre une circulation du fluide caloporteur. Dans l'exemple illustré sur les FIGURES 1 et 2, le circuit de fluide caloporteur 100 comprend une pluralité de conduits 160 permettant de transporter le fluide caloporteur, au moins une pompe 170 afin de générer un débit du fluide caloporteur, au moins une vanne 190 afin de contrôler le débit du fluide caloporteur à l'intérieur d'au moins une partie des conduits 160 et/ou afin d'orienter le fluide caloporteur vers une partie de la pluralité de conduits 160. L'au moins une vanne 190 et l'au moins une pompe 170 sont avantageusement pilotées par une unité de commande non représentée.
Plus particulièrement, la pluralité de conduits 160 comprend notamment (i) un premier conduit 101 qui s'étend entre le premier échangeur thermique 110 et le troisième échangeur thermique 130 de manière à contourner le deuxième échangeur thermique 120, le premier conduit 101 formant un circuit de dérivation du deuxième échangeur thermique 120 et (ii) un deuxième conduit 102 qui s'étend entre le premier échangeur thermique 110 et le troisième échangeur thermique 130 de manière à permettre au fluide caloporteur de traverser le deuxième échangeur thermique 120. Consécutivement, l'au moins une vanne 190 du circuit de fluide caloporteur 100 permet d'orienter alternativement le fluide caloporteur vers le premier conduit 101 ou le deuxième conduit 102.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur les FIGURES 1 et 2, le circuit de fluide caloporteur 100 comprend deux pompes 170. La première pompe 170a est située entre le premier échangeur thermique 110 et le deuxième échangeur thermique 120 afin de générer le débit du fluide caloporteur à l'intérieur du deuxième conduit 102. La deuxième pompe 170b est située entre le premier échangeur thermique 110 et le troisième échangeur thermique 130 afin de générer le débit du fluide caloporteur à l'intérieur du premier conduit 101. Consécutivement, la première pompe 170a est activée afin de faire circuler le fluide caloporteur vers le deuxième échangeur thermique 120, et la deuxième pompe 170b est activée afin de faire circuler le fluide caloporteur vers le troisième échangeur thermique 130 par l'intermédiaire du circuit de dérivation. La première pompe 170a et la deuxième pompe 170b peuvent être activées alternativement ou simultanément selon les effets recherchés, et tel qu'il sera décrit ultérieurement. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les FIGURES 1 et 2, le circuit de fluide caloporteur 100 comprend deux vannes 190. La première vanne 190a est située entre la première pompe 170a et le deuxième échangeur thermique 120 afin de contrôler le débit du fluide caloporteur à l'intérieur du deuxième conduit 102 et/ou à l'intérieur du premier conduit 101. En d'autres termes, la première vanne 190a permet d'orienter le fluide caloporteur uniquement dans le deuxième conduit 102 vers le deuxième échangeur thermique 120, ou uniquement dans le premier conduit 101, ou simultanément au travers du premier 101 et du deuxième 102 conduit. La deuxième vanne 190b est située entre le troisième échangeur thermique 130 et le premier échangeur thermique 110 afin de contrôler le débit du fluide caloporteur à l'intérieur d'un conduit court 103 reliant une extrémité du deuxième échangeur thermique 120 située du côté du premier échangeur thermique 110. À titre d'exemple, la ou les vannes 190a, 190b peuvent être des vannes trois voies.
Dans l'exemple illustré sur les FIGURES 1 et 2, le deuxième échangeur thermique 120 prend avantageusement la forme d'un radiateur. D'une manière générale, une température d'un corps du radiateur est inférieure ou égale à 65°C. Le deuxième échangeur thermique 120 permet un transfert calorifique entre un air extérieur et le fluide caloporteur. Comme décrit précédemment, l'air extérieur est situé à l'extérieur du véhicule, c'est-à-dire d'un côté opposé à la chaîne de traction électrique 400 par rapport à une carrosserie du véhicule. Le deuxième échangeur thermique 120 comprend (i) des premiers moyens de couplage fluidique non représentés, permettant au fluide caloporteur circulant dans une première partie du deuxième conduit 102 de pénétrer à une première extrémité dans le deuxième échangeur thermique 120, et (ii) des deuxièmes moyens de couplage fluidique non représentés, permettant au fluide caloporteur circulant dans le deuxième échangeur thermique 120 d'en ressortir et de pénétrer dans une deuxième partie du deuxième conduit 102. Conformément à l'invention selon son deuxième aspect, le moyen d'obturation mobile 140 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 est agencé pour pouvoir être configuré entre deux positions extrêmes décrites précédemment : la configuration fermée dans laquelle l'air extérieur au véhicule n'atteint pas le deuxième échangeur thermique 120 et la configuration ouverte dans laquelle l'air extérieur au véhicule atteint le deuxième échangeur thermique 120. De manière préférentielle, le moyen d'obturation mobile 140 comprend au moins un volet mobile situé au niveau de la face avant 500 du véhicule. Plus particulièrement, le moyen d'obturation mobile 140 est situé au niveau d'une bouche d'aération du véhicule, par exemple au niveau de la calandre ou du parechoc du véhicule, soit du côté opposé au deuxième échangeur thermique 120 par rapport à ladite bouche d'aération, soit dans une position intermédiaire entre la bouche d'aération et le deuxième échangeur thermique 120.
Le troisième échangeur thermique 130 est agencé pour permettre un transfert calorifique entre le fluide caloporteur et la chaîne de traction électrique 400. Plus particulièrement, et à titre d'exemple non limitatif, le troisième échangeur thermique 130 comprend une pluralité de conduits situés à proximité des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction électrique 400 afin de rendre possible une interaction thermique entre lesdits composants électriques et/ou électroniques et/ou lesdits éléments de la chaîne de traction avec le fluide caloporteur. En particulier, une telle interaction thermique peut être obtenue par le partage d'une paroi thermiquement conductrice entre le circuit de fluide caloporteur 100 d'une part et au moins une partie des composants électriques et/ou électroniques et/ou des éléments de la chaîne de traction d'autre part. L'interaction thermique conduisant au transfert calorifique entre la chaîne de traction électrique 400 et le fluide caloporteur peut avantageusement se faire par conduction thermique et/ou par convection thermique et/ou par rayonnement.
Par composants électriques et/ou électroniques, on comprend notamment un module électronique de commande, un moteur de traction, un transformateur, un convertisseur DC/DC, etc .. Le moyen de détermination de la température 150 du fluide caloporteur est agencé pour déterminer la température au niveau de la chaîne de traction électrique 400. La détermination de la température peut être directe, par le biais d'une mesure de la température du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique 400, notamment via une sonde de température plongée dans le fluide caloporteur entrant dans la chaîne de traction 400, ou indirecte, par exemple par la détermination d'un paramètre dépendant de la température et représentatif d'un état particulier du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique 400. Alternativement encore, la température du fluide caloporteur situé au niveau de la chaîne de traction électrique 400 peut être déterminée par une estimation à partir des paramètres de fonctionnement du véhicule et/ou de paramètre(s) de fonctionnement de la chaîne de traction électrique 400.
De manière astucieuse, le premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 conforme au deuxième aspect de l'invention permet de transférer des calories entre le fluide caloporteur circulant dans le circuit de fluide caloporteur 100 et un fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 200. Le premier échangeur thermique 110 permet ainsi d'améliorer les capacités de refroidissement de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 conforme au deuxième aspect de l'invention, et d'améliorer aussi les capacités de chauffage ou de refroidissement de l'habitacle du véhicule, en fonction du mode de fonctionnement, tel qu'il sera décrit ultérieurement. À titre d'exemple non limitatif, le premier échangeur thermique 110 peut être du type d'un échangeur à tubes ou à plaques. D'une manière générale, le premier échangeur thermique 110 est agencé pour permettre localement une interaction thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant afin de permettre un transfert calorifique entre l'un et l'autre, dans un sens ou dans l'autre.
L'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 peut comprendre aussi le circuit de fluide réfrigérant 200 permettant de refroidir ou réchauffer l'habitacle du véhicule. Alternativement, l'installation 10 pour la régulation thermique conforme au deuxième aspect de l'invention est agencée pour collaborer avec le circuit de fluide réfrigérant 200 d'une installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule.
Le fluide réfrigérant est agencé pour pouvoir transporter des calories. Le fluide réfrigérant comprend au moins un hydrochlorofluorocarbure (HCFC) et/ou un hydrofluorocarbure (HFC). À titre d'exemples non limitatifs, le fluide réfrigérant peut être du RI 34a, ou du 1234YF, ou du dioxyde de carbone connu sous l'acronyme R744.
Le circuit de fluide réfrigérant 200 est agencé pour permettre une circulation du fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 200 comprend un premier échangeur de chaleur 210, un deuxième échangeur de chaleur 220, un compresseur 230, un accumulateur 240, un premier organe de détente 251 et un deuxième organe de détente 252. Ces éléments sont reliés par des conduits de circulation 260 rigides ou souples.
Le premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule est agencé pour permettre un transfert calorifique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air circulant dans un boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation permettant de réguler une température de l'habitacle du véhicule. Plus particulièrement, le premier échangeur de chaleur 210 est agencé pour permettre localement une interaction thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d'air circulant dans ledit boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation afin de permettre un transfert calorifique entre l'un et l'autre. Une telle interaction thermique peut être obtenue en faisant circuler localement de manière adjacente le fluide réfrigérant et le flux d'air. À titre d'exemple non limitatif, le premier échangeur de chaleur 220 de l'habitacle du véhicule permet de faire circuler le flux d'air transversalement au fluide réfrigérant circulant dans le premier échangeur de chaleur 210, de façon à maximiser les transferts calorifiques entre le fluide réfrigérant et le flux d'air. Plus particulièrement, le premier échangeur de chaleur 210 est configuré pour fonctionner comme un évaporateur du fluide réfrigérant : les calories sont transférées depuis le flux d'air vers le fluide réfrigérant traversant le premier échangeur de chaleur 210 afin de faire évaporer ledit fluide réfrigérant. Ce transfert calorifique permet ainsi de refroidir et d'assécher le flux d'air passant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation.
Le deuxième échangeur de chaleur 220 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule est agencé pour permettre un transfert calorifique entre le fluide réfrigérant et le flux d'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation. Le deuxième échangeur de chaleur 220 est comparable au premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, le deuxième échangeur de chaleur 220 est agencé pour permettre de faire circuler un flux d'air transversalement au fluide réfrigérant circulant dans le deuxième échangeur de chaleur 220 afin de maximiser les transferts calorifiques entre le fluide réfrigérant et le flux d'air. Plus particulièrement, le deuxième échangeur de chaleur 220 est configuré pour fonctionner comme un condenseur du fluide réfrigérant : les calories sont transférées depuis le fluide réfrigérant vers le flux d'air afin de faire condenser ledit fluide réfrigérant. Ce transfert calorifique permet ainsi de chauffer le flux d'air passant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation. Le deuxième échangeur de chaleur 220 se comporte alors comme un radiateur apportant des calories au flux d'air.
Le compresseur 230 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule est agencé pour permettre de compresser le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 200. La pression du fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 200 est préférentiellement inférieure ou égale à 25 bars lorsque le fluide réfrigérant 200 est du type RI 34a ou 1234YF. L' accumulateur 240, dit « bouteille asséchante », est agencé pour retenir une fraction du fluide réfrigérant à l'état liquide afin d'empêcher la détérioration du compresseur 230 par du fluide réfrigérant à l'état liquide. L'accumulateur 240 comprend ainsi des moyens de déshumidification du fluide réfrigérant, par exemple par dessiccation. Le circuit de fluide réfrigérant 200 comprend un premier organe de détente 251 et un deuxième organe de détente 252. Les premier et deuxième organes de détente 251, 252 sont agencés pour réduire la pression du fluide réfrigérant sortant de l'organe de détente considéré, comparativement à la pression du fluide réfrigérant entrant dans ledit organe de détente. Le premier organe de détente 251 est disposé entre le premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction dudit véhicule et le premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle dudit véhicule. Le deuxième organe de détente 252 est disposé entre le deuxième échangeur de chaleur 220 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et le premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction dudit véhicule
Le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation permet de générer un flux d'air vers l'habitacle du véhicule. Le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation comprend notamment le premier échangeur de chaleur 210 décrit précédemment, un premier volet de mixage 341, un deuxième volet de mixage 342, le deuxième échangeur de chaleur 220 décrit précédemment, un radiateur électrique 350 et au moins une sortie d'air 360 vers l'habitacle du véhicule.
L'air extérieur est ainsi acheminé depuis l'extérieur du véhicule par une bouche d'admission 310 qui débouche sur le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation, au travers d'au moins un filtre à air 330 permettant d'empêcher les particules indésirables de pénétrer dans l'habitacle du véhicule par le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation. À titre d'exemple non limitatif, le filtre à air 330 peut être du type d'un filtre à pollen, d'un filtre à charbons actifs ou d'un filtre au polyphénol.
Le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation comprend également une entrée d'air recyclé 320 permettant de recycler un air de l'habitacle du véhicule en le faisant circuler à nouveau dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation par l'intermédiaire d'un circuit de récupération d'air non représenté. L'air recyclé qui est réintroduit dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation passe avantageusement au travers du filtre à air 330.
Le premier volet de mixage 341 est monté rotatif autour d'un axe de rotation 3411 et permet d'orienter l'air circulant à l'intérieur du boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation. Le premier volet de mixage 341 est ainsi mobile entre une première position permettant le passage de l'air au travers du premier échangeur de chaleur 210 et une seconde position empêchant le passage de l'air au travers du premier échangeur de chaleur 210. La rotation du premier volet de mixage 341 est pilotée par exemple par une unité de contrôle de la température dans l'habitacle du véhicule, en fonction d'un choix des passagers du véhicule et/ou des conditions climatiques, notamment la température extérieure. En particulier, si la température extérieure au véhicule est inférieure à une température seuil, le premier volet de mixage 341 est configuré dans la seconde position afin de détourner l'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation vers une voie de contournement du premier échangeur de chaleur 210. Cette configuration permet notamment d'empêcher de refroidir l'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation qui est déjà froid, et d'empêcher le premier échangeur de chaleur 210 de givrer si la température de l'air extérieur est inférieure à la température seuil. À titre d'exemple, la température seuil est égale à -3°C.
De manière analogue, le deuxième volet de mixage 342 est monté rotatif autour d'un axe de rotation 3421 et permet d'orienter l'air circulant à l'intérieur du boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation. Le deuxième volet de mixage 342 est ainsi mobile entre une première position permettant le passage de l'air au travers du deuxième échangeur de chaleur 220 et une seconde position empêchant le passage de l'air au travers du deuxième échangeur de chaleur 220. La rotation du deuxième volet de mixage 342 est pilotée par exemple par l'unité de contrôle de la température dans l'habitacle du véhicule. Le deuxième volet de mixage 342 peut prendre toutes les positions comprises entre la première et la seconde position. Lorsque le deuxième volet de mixage 342 est configuré dans sa deuxième position, l'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation est orienté vers une voie de contournement du deuxième échangeur de chaleur 220.
Le radiateur électrique 350 permet de chauffer l'air traversant le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation. Le radiateur électrique 350 est situé entre le deuxième échangeur de chaleur 220 et la sortie d'air. Le radiateur électrique 350 est piloté par l'unité de contrôle de la température de l'habitacle du véhicule.
La sortie d'air 360 du boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation permet d'orienter le flux d'air traversant ledit boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation en direction de l'habitacle du véhicule. De manière avantageuse, la sortie d'air 360 collabore avec un dispositif de distribution 600 permettant de diriger sélectivement le flux d'air vers des zones spécifiques de l'habitacle du véhicule.
Dans les paragraphes suivant, le fonctionnement de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 conforme au deuxième aspect de l'invention va maintenant être décrit, notamment au travers de sa collaboration avec l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou du circuit de fluide réfrigérant 200.
L'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou le circuit de fluide réfrigérant 200 permet de moduler la température à l'intérieur dudit habitacle du véhicule, selon au moins trois modes de fonctionnement distincts. Selon un premier mode de fonctionnement, l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou le circuit de fluide réfrigérant 200 permet de refroidir l'habitacle du véhicule en réduisant la température de l'air de l'habitacle du véhicule. Selon un deuxième mode de fonctionnement, l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou le circuit de fluide réfrigérant 200 permet de chauffer l'habitacle du véhicule en augmentant la température de l'air de l'habitacle du véhicule lorsque la température de l'air extérieur est inférieure à la température seuil, préférentiellement égale à -3°C. Selon un troisième mode de fonctionnement, l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou le circuit de fluide réfrigérant 200 permet de chauffer l'habitacle du véhicule en augmentant la température de l'air de l'habitacle du véhicule lorsque la température de l'air extérieur est comprise entre -3°C et 20°C.
Lorsque l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou le circuit de fluide réfrigérant 200 est configuré dans le premier mode de fonctionnement, le premier volet de mixage 341 est configuré dans sa première position afin de permettre le passage de l'air au travers du premier échangeur de chaleur 210, et le deuxième volet de mixage 342 est configuré dans sa deuxième position afin d'empêcher le passage de l'air au travers du deuxième échangeur de chaleur 220, rendant ledit deuxième échangeur de chaleur 220 inactif sur le température du flux d'air traversant le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation. L'air circule alors dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation au travers de la voie de contournement du deuxième échangeur de chaleur 220, sans traverser le radiateur électrique 350, et sort en direction de l'habitacle du véhicule au niveau de la sortie d'air 360.
Le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 200 est comprimé par le compresseur 230 à une pression comprise par exemple entre 12 et 25 bars. Le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur 220 et le premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400, où des calories sont transférées depuis le fluide réfrigérant vers le fluide caloporteur. Le premier organe de détente 251 détend le fluide réfrigérant à une pression d'environ 3 bars. Le fluide réfrigérant atteint ensuite le premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule, dans lequel le fluide réfrigérant est évaporé en captant les calories du flux d'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation : l'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation est ainsi refroidi.
Le fluide caloporteur circulant dans le circuit de fluide caloporteur 100 est mis en mouvement dans ledit circuit de fluide caloporteur 100 par l'intermédiaire de la pompe. Le fluide caloporteur traverse le premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 afin de capter les calories du fluide réfrigérant : le fluide caloporteur est réchauffé, et le fluide réfrigérant est refroidi. Le premier échangeur thermique 110 se comporte alors comme un condenseur ou refroidis seur de gaz. Le fluide caloporteur est ensuite transporté vers le deuxième échangeur thermique 120 afin de réaliser un transfert calorifique entre l'air extérieur au véhicule et le fluide caloporteur. En particulier, le fluide caloporteur est refroidi en cédant des calories à l'air extérieur via le deuxième échangeur thermique 120. Le fluide caloporteur est ensuite dirigé vers la pompe 170 afin d'être réorienté vers le premier échangeur thermique 110.
Lorsque l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou le circuit de fluide réfrigérant 200 est configuré dans le deuxième mode de fonctionnement, il n'est plus possible d'utiliser l'air recyclé de l'habitacle du véhicule pour réchauffer le flux d'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation sans risquer de faire givrer et/ou de détériorer le premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule. En effet, l'air recyclé de l'habitacle du véhicule est chargé de l'humidité dégagée par des utilisateurs dudit véhicule. Il existe ainsi un risque que l'humidité de l'air recyclé se condense sur le premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule. La condensation pourrait conduire, de par les températures inférieure ou égale à -3°C, à une solidification sous forme de givre et/ou de glace. Le givrage du premier échangeur de chaleur 210 fait courir un risque aux utilisateurs du véhicule, notamment en mettant l'installation 10 pour la régulation thermique de l'habitacle hors service, les utilisateurs ne pouvant plus régler la température de l'air et/ou assécher cet air. Par conséquent, il est nécessaire d'empêcher le flux d'air humide traversant le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation de passer au travers du premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule. À cet effet, le premier volet de mixage 341 est configuré dans sa seconde position afin d'empêcher le passage de l'air au travers du premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule. Le flux d'air est forcé vers la voie de contournement du premier échangeur de chaleur 210 avant d'atteindre le deuxième échangeur de chaleur 220. De cette façon, le premier échangeur de chaleur 210 n'est pas mis au contact de l'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation, et il ne peut donc pas être affecté par le gel et/ou le givre. Dans ce mode de fonctionnement, le premier échangeur thermique 110 est utilisé comme point froid.
Lorsque l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule et/ou le circuit de fluide réfrigérant 200 est configuré dans le troisième mode de fonctionnement, le premier volet de mixage 341 est configuré dans sa première position afin de permettre le passage de l'air au travers du premier échangeur de chaleur 210 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule, et le deuxième volet de mixage 342 est configuré dans sa première position afin de permettre le passage de l'air au travers du deuxième échangeur de chaleur 220 de ladite installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule. En fonction du régime de fonctionnement de la chaîne de traction électrique 400, et plus particulièrement en fonction de sa dissipation thermique, l'unité de contrôle active ou désactive le radiateur électrique 350.
Le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 200 est comprimé par le compresseur 230 à une pression comprise par exemple entre 10 et 15 bars. Le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur 220 de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule dans lequel les calories qu'il transporte sont transférées au flux d'air circulant dans le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation afin de le réchauffer. Le deuxième organe de détente 252 détend le fluide réfrigérant à une pression d'environ 3 bars. Le fluide réfrigérant atteint ensuite le premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 afin de capter les calories transportées par le fluide caloporteur : le fluide caloporteur est alors refroidi, tandis que le fluide réfrigérant est réchauffé. Le premier échangeur thermique 110 est alors utilisé en tant qu'évaporateur. Le fluide réfrigérant est ensuite transporté jusqu'au premier échangeur de chaleur 210 où il capte les calories de l'air traversant le boîtier 300 de ventilation et/ou de chauffage et/ou de climatisation afin d'assécher l'air. Le fluide réfrigérant est alors recyclé dans le circuit de fluide réfrigérant 200 par l'intermédiaire de l'accumulateur 240 qui déshumidifie le fluide réfrigérant d'une part et du compresseur 230 d'autre part. Le fluide caloporteur circulant dans le circuit de fluide caloporteur 100 est mis en mouvement dans ledit circuit de fluide caloporteur 100 par l'intermédiaire de la pompe. Le fluide caloporteur traverse le premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 afin de céder les calories qu'il transporte au fluide réfrigérant : le fluide caloporteur est refroidi, et le fluide réfrigérant est réchauffé. Le fluide caloporteur est alors transféré vers la chaîne de traction électrique 400, et plus particulièrement vers le troisième échangeur thermique 130 de l'installation 10 pour la régulation thermique de ladite chaîne de traction électrique 400. Au niveau du troisième échangeur thermique 130, le fluide caloporteur capte les calories dissipées par les composants électroniques et/ou électriques et/ou les éléments de la chaîne de traction électrique 400. Par suite, le fluide caloporteur est transporté à nouveau jusqu'au premier échangeur thermique 110. Dans ce mode de fonctionnement, le premier échangeur thermique 110 est utilisé comme point froid.
Ainsi, lorsque l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule est configuré dans son troisième mode de fonctionnement afin de réchauffer l'air puisé vers ledit habitacle, l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 collabore avantageusement avec l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule afin d'une part de dissiper les calories thermiques de ladite chaîne de traction électrique 400, et d'autre part d'améliorer le rendement de l'installation 10 pour la régulation thermique de l'habitacle, en réduisant la consommation énergétique du véhicule. Ainsi, en fonction du régime de fonctionnement de la chaîne de traction électrique 400, et en particulier de sa charge électrique, les calories dissipées par les composants électroniques et/ou les composants électriques et/ou les éléments de la chaîne de traction électrique 400 sont plus ou moins importantes et sont astucieusement exploitées par le circuit de fluide réfrigérant quand il fonctionne en pompe à chaleur, c'est-à-dire selon le deuxième ou le troisième mode de fonctionnement. Comme décrit précédemment, il est nécessaire de limiter l'augmentation de température de la chaîne de traction électrique 400 afin de garantir son bon fonctionnement. Le moyen de détermination de la température 150 décrit précédemment permet à cet effet de déterminer la température du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique 400.
Lorsque la chaîne de traction électrique 400 ne dissipe pas trop de calories, les échanges calorifiques entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant au niveau du premier échangeur thermique 110 sont suffisants pour refroidir suffisamment le fluide caloporteur afin que, lorsqu'il atteint à nouveau la chaîne de traction électrique 400, il puisse à nouveau capter les calories générées par ladite chaîne de traction électrique 400.
Lorsque la chaîne de traction électrique 400 dissipe une quantité supérieure de calories, les échanges calorifiques entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant au niveau du premier échangeur thermique 110 peuvent ne plus être suffisant. Le fluide caloporteur peut alors être orientée d'abord vers le deuxième échangeur thermique 120 situé au niveau de la face avant 500 afin d'augmenter les capacités de refroidissement du fluide caloporteur avant qu'il atteigne à nouveau le premier échangeur thermique 110.
Conformément à l'invention, l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction comprend un moyen d'obturation mobile 140 permettant d'interdire un échange thermique entre l'air extérieur au véhicule et le fluide caloporteur au niveau du deuxième échangeur thermique 120, le moyen d'obturation mobile 140 prenant la forme préférée d'au moins un volet mobile agencé pour prendre toute configuration entre une configuration fermée dans laquelle l'air extérieur au véhicule n'atteint pas le deuxième échangeur thermique 120 et une configuration ouverte dans laquelle l'air extérieur au véhicule atteint le deuxième échangeur thermique 120. En référence à la FIGURE 3, le procédé de régulation de la température 11 d'une chaîne de traction électrique 400 conforme au premier aspect de l'invention va maintenant être décrit. Un tel procédé de régulation de la température 11 comprend :
- une première étape 1 d'échange thermique entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant au niveau du premier échangeur thermique 110 de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 ;
- une deuxième étape 2 comprenant la détermination d'une température du fluide caloporteur, déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique 400 ;
- une étape de comparaison 3 de la température déterminée : o si la température déterminée est supérieure à une première température seuil
4b, alors le fluide caloporteur est refroidi par l'air extérieur au véhicule et traversant le deuxième échangeur thermique 120 ; o si la température déterminée est inférieure à la première température seuil 4a, le moyen d'obturation mobile 140 adopte une configuration fermée, on interdit ainsi un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air extérieur au véhicule au niveau du deuxième échangeur thermique 120 ;
- une troisième étape d'échange thermique 6 entre le fluide caloporteur et la chaîne de traction électrique 400 du véhicule à l'aide d'un troisième échangeur thermique 130.
La première température seuil est avantageusement comprise entre 40 et 60°C, préférentiellement égale à 50°C.
Avantageusement, si la température déterminée est supérieure à la première température seuil 4b, alors le fluide caloporteur est refroidi par l'air extérieur au véhicule et traversant le deuxième échangeur thermique 120 tant que ladite température déterminée est supérieure à une deuxième température seuil. Cette condition est vérifiée au cours d'une autre étape de comparaison 5 de la température déterminée. La deuxième température seuil est avantageusement inférieure à la première température seuil afin de générer un cycle hystérésis au niveau du procédé de régulation de la température de la chaîne de traction électrique 400. Avantageusement, la deuxième température seuil est comprise entre 25°C et 30°C, préférentiellement égale à 30°C. Le procédé de régulation de la température de la chaîne de traction électrique 400 comprend préférentiellement une étape d'ouverture ou de fermeture du moyen d'obturation mobile 140 permettant de faire circuler ou de bloquer l'air extérieur au véhicule au travers de la face avant 500 dudit véhicule. De manière astucieuse, le procédé de régulation de la température de la chaîne de traction électrique 400 conforme au premier aspect de l'invention est mis en œuvre par l'unité de commande de l'installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction électrique 400 conforme au deuxième aspect de l'invention, et plus particulièrement en fonction de la vitesse du véhicule : si la vitesse du véhicule est inférieure ou égale à une vitesse seuil, alors le moyen d'obturation mobile 140 mobile est fermé ; si la vitesse du véhicule est supérieure à la vitesse seuil, alors le moyen d'obturation mobile 140 mobile 140 est ouvert.
L'invention permet ainsi d'optimiser le coefficient de pénétration dans l'air du véhicule en contrôlant de manière astucieuse l'ouverture et la fermeture du moyen d'obturation mobile 140 mobile 140 en fonction de la vitesse du véhicule. Consécutivement, le contrôle optimisé du moyen d'obturation mobile 140 de la face avant 500 du véhicule permet de réduire la consommation électrique de l'installation 20 pour la régulation thermique de l'habitacle du véhicule.
En synthèse, l'invention concerne notamment un procédé et une installation 10 pour la régulation thermique de la chaîne de traction d'un véhicule par l'intermédiaire du moyen d'obturation mobile 140 mobile qui est configuré dans sa configuration ouverte ou fermée en fonction du régime de fonctionnement de la chaîne de traction. Cette configuration astucieuse, qui dépend de la vitesse de fonctionnement du véhicule, permet d'une part d'optimiser le refroidissement de la chaîne de traction électrique 400 par le fluide caloporteur et, d'autre part, de réduire la consommation électrique de l'installation pour la régulation de la température 20 de l'habitacle du véhicule par l'intermédiaire de transferts calorifiques entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant permettant de générer un flux d'air chaud ou froid dans l'habitacle. En fonction des besoins de refroidissement de la chaîne de traction électrique, le fluide caloporteur est d'abord refroidi par un transfert calorifique avec l'air extérieur au véhicule par l'intermédiaire du deuxième échangeur thermique, si la température de la chaîne de traction est supérieure à une première température seuil.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

Revendications
Procédé de régulation (11) de la température d'une chaîne de traction électrique (400) d'un véhicule, ledit procédé de régulation comprenant les étapes suivantes :
- une première étape (1) d'échange thermique entre un fluide caloporteur et un fluide réfrigérant d'un circuit de fluide réfrigérant (200) du véhicule à l'aide d'un premier échangeur thermique (110) ;
- une deuxième étape comprenant la détermination (2) d'une température (T) du fluide caloporteur, déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique (400) et une comparaison (3) de la température déterminée (T) avec une première température seuil (Tseuill) : o si (4b) la température déterminée (T) est supérieure à la première température seuil(Tseuill), alors le fluide caloporteur est refroidi par un air extérieur au véhicule et traversant un deuxième échangeur thermique (120) disposé au niveau d'une face avant (500) du véhicule ; o si (4a) la température déterminée (T) est inférieure à la première température seuil (Tseuill), alors on interdit un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'air extérieur au véhicule au niveau du deuxième échangeur thermique (120) ;
- une troisième étape (6) d'échange thermique entre le fluide caloporteur et la chaîne de traction électrique (400) du véhicule à l'aide d'un troisième échangeur thermique (130). Procédé de régulation (11) selon la revendication précédente, dans lequel, si la température déterminée est supérieure à la première température seuil (Tseuill), alors la deuxième étape comprend une étape d'ouverture d'un moyen d'obturation mobile (140) permettant de faire circuler l'air extérieur au véhicule au travers de la face avant (500) dudit véhicule. Procédé de régulation (11) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel un angle d'ouverture du moyen d'obturation mobile (140) dépend d'une vitesse du véhicule. Procédé de régulation (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, si la température déterminée est supérieure à la première température seuil (Tseuill), alors (5) le fluide caloporteur est refroidi par l'air extérieur au véhicule en traversant le deuxième échangeur thermique (120) tant que ladite température déterminée est supérieure à une deuxième température seuil (Tseuil2).
5. Installation (10) pour la régulation thermique d'une chaîne de traction électrique (400) d'un véhicule, ladite installation (10) comprenant des moyens agencés pour mettre en œuvre les étapes du procédé de régulation (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
6. Installation (10) pour la régulation thermique selon la revendication précédente, l'installation comprenant :
- un circuit de fluide réfrigérant (200) pour refroidir ou réchauffer un habitacle du véhicule ;
- un circuit de fluide caloporteur (100) pour dissiper des calories produites par la chaîne de traction électrique (400) du véhicule ;
- un premier échangeur thermique (110) entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur ;
- un deuxième échangeur thermique (120) situé au niveau d'une face avant (500) du véhicule ;
- un troisième échangeur thermique (130) entre le fluide caloporteur et la chaîne de traction électrique (400) ;
- un moyen d'obturation mobile (140) agencé pour pouvoir interdire un échange thermique entre l'air extérieur au véhicule et le fluide caloporteur au niveau du deuxième échangeur thermique (120) ;
- un moyen de détermination d'une température du fluide caloporteur, la température étant déterminée au niveau de la chaîne de traction électrique (400).
7. Installation (10) pour la régulation thermique selon la revendication précédente, dans laquelle le moyen d'obturation mobile (140) est situé entre la face avant (500) du véhicule et le deuxième échangeur thermique (120).
8. Installation (10) pour la régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans laquelle le moyen de détermination de la température (150) du fluide caloporteur au niveau de la chaîne de traction électrique (400) comprend au moins une sonde de température.
9. Installation (10) pour la régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans laquelle le moyen d'obturation mobile (140) comprend au moins un volet mobile agencé pour prendre toute configuration entre une configuration fermée dans laquelle l'air extérieur au véhicule n'atteint pas le deuxième échangeur thermique (120) et une configuration ouverte dans laquelle l'air extérieur au véhicule atteint le deuxième échangeur thermique (120).
10. Installation (10) pour la régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans laquelle le circuit de fluide caloporteur (100) comprend :
- un premier conduit (101) agencé pour mettre en communication le premier échangeur thermique (110) et le troisième échangeur thermique (130) tout en contournant le deuxième échangeur thermique (120) ;
- un deuxième conduit (102) agencé pour mettre en communication le premier échangeur thermique (110), le deuxième échangeur thermique (120) et le troisième échangeur thermique (130) ;
- au moins une vanne (190a, 190b) permettant d'orienter alternativement le fluide caloporteur vers le premier conduit (101) ou le deuxième conduit (102).
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