WO2019150033A1 - Procede de refroidissement d'un dispositif de stockage electrique equipant un vehicule - Google Patents

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WO2019150033A1
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pressure
mode
refrigerant
storage device
cooling method
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PCT/FR2019/050189
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Mohamed Yahia
Roland AKIKI
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Valeo Systemes Thermiques
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the field of the present invention is that of thermal conditioning systems for a vehicle, such as a motor vehicle. It relates to a method of cooling an electrical storage device equipping a vehicle, such as a motor vehicle.
  • a motor vehicle is commonly equipped with a refrigerant circuit for heating and / or cooling various areas and / or different components of the motor vehicle. It is in particular known to use such a refrigerant circuit for heat treating a flow of air into the passenger compartment of the motor vehicle.
  • this circuit for cooling an electrical storage device which comprises at least one electric battery of the motor vehicle, the electric battery being used to provide energy to an electric motor capable of setting the motor vehicle in motion.
  • the refrigerant circuit thus provides the energy required to cool the electrical storage device during its use during the driving phase.
  • a new charging technique has appeared recently. It consists in charging the electrical storage device with high voltage and amperage, for example a voltage of 800 V and an amperage of 400 A, so as to charge the electrical storage device in a maximum of a few tens of minutes. This rapid charge causes a heating of the electrical storage device which must be heat treated.
  • a technical problem to be solved therefore lies in the ability to be able to dissipate as efficiently as possible the calories generated by the electrical storage device during the fast charge while limiting a bulk of the refrigerant circuit, including in extreme conditions of high temperatures. outside, especially when the motor vehicle is stopped. It should also be noted that the heat treatment of a passenger compartment of the vehicle may have to be operated simultaneously with the cooling of the electrical storage device.
  • the present invention is in this context and proposes a cooling method of a thermal storage device equipping a vehicle, in particular an automobile, which allows a fast and efficient cooling of the thermal storage device, including during a charge. fast of the latter, from a natural refrigerant circuit, such as carbon dioxide, in particular.
  • a cooling method of the present invention is a method of cooling an electrical storage device through a refrigerant circuit in which a natural refrigerant circulates.
  • the refrigerant circuit comprises at least a first heat exchanger thermally coupled to the electrical storage device and wherein the natural coolant is subjected to a low pressure.
  • the refrigerant circuit comprises a second heat exchanger used as a coolant cooler and where the natural coolant is subjected to a high pressure.
  • the cooling method comprises at least:
  • T is the refrigerant temperature at the outlet of the second heat exchanger
  • a first mode of use in rapid charge of the electrical storage device is defined in particular by the fact that the motor vehicle is at a standstill and that the electrical storage device is under a high voltage and amperage, for example a voltage of 800 V and an amperage of 400 A, to allow a charge of said device in a maximum time of a few tens of minutes.
  • a second mode of use of the electrical storage device is in particular defined by the fact that the motor vehicle is in rolling phase and that the electrical storage device provides electrical energy necessary for the motor vehicle to move.
  • the high pressure is strictly greater than the low pressure.
  • the cooling method advantageously comprises at least one of the following technical characteristics, taken alone or in combination:
  • the first pressure and / or the second pressure are determined by means of an adjustment of operating parameters of an expansion member and / or of a compression device that comprises the refrigerant circuit,
  • the cooling method comprises an adjustment of a passage section of the expansion member
  • the cooling method comprises an adjustment of a speed of rotation of the compression device
  • the cooling method comprises a fourth step of acquiring an instantaneous pressure and an instantaneous temperature of the refrigerant at the outlet of the second heat exchanger,
  • the cooling method comprises a fifth step of comparison between the instantaneous pressure and any one of the first pressure and the second pressure
  • the fifth step comprises a phenomenon of increasing the passage section of the expansion member in the case where the instantaneous pressure is greater than or equal to the first pressure
  • the fifth step comprises a reduction phase of the passage section of the expansion member in the case where the instantaneous pressure is lower than the first pressure
  • the fifth step comprises a phenomenon of increasing the passage section of the expansion member in the case where the instantaneous pressure is greater than or equal to the second pressure
  • the fifth step comprises a reduction of the passage section of the expansion member in the case where the instantaneous pressure is lower than the second pressure, these phases of increasing or reducing the passage section are to be compared with the passage section of the expansion member before the comparison steps with the first pressure or the second pressure,
  • the cooling method comprises a step of initializing parameters of the refrigerant circuit
  • d is a passage diameter of the refrigerant fluid inside the expansion member
  • p is a density of the refrigerant at the outlet of the second heat exchanger
  • HP is the high pressure inside the refrigerant circuit
  • BP is the low pressure inside the refrigerant circuit
  • T ext is a temperature outside the motor vehicle
  • Ct is a correction coefficient between 5 and 8
  • the natural cooling fluid used by the process is carbon dioxide.
  • FIG. 1 is a schematic view of a refrigerant circuit capable of implementing a cooling method according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a logic diagram showing a cooling method of the present invention
  • FIG. 3 is an illustration of a thermodynamic cycle which is presented in an enthalpy diagram and which is operated according to a first mode of the cooling process illustrated in FIG. 2
  • FIG. 4 is an illustration of a thermodynamic cycle which is presented in an enthalpy diagram and which is operated according to a second mode of the cooling process illustrated in FIG. 2
  • FIG. 5 is a schematic illustration of a cooling method of the present invention which is implemented by the refrigerant circuit illustrated in FIG.
  • FIG. 1 illustrates a refrigerant circuit 1 intended to equip a vehicle, and more particularly an electric motor vehicle, the displacement of which is provided by at least one or more electric motors powered by an electrical storage device 2, and incidentally a heat engine for the case of a hybrid motor vehicle.
  • the electrical storage device 2 comprises at least one electric battery, and preferably a plurality of electric batteries, possibly associated with other electrical components, converter type or the like.
  • the refrigerant circuit 1 is intended to cool the electrical storage device 2. Incidentally, the refrigerant circuit 1 is able to cool a flow of air intended to be admitted inside the passenger compartment of the motor vehicle and / or a stream of recycled air from the passenger compartment of the motor vehicle and returned to it. In this case, the refrigerant circuit 1 described below is adapted to achieve this objective.
  • the refrigerant circuit 1 is a circuit inside which circulates a natural refrigerant FR.
  • the natural refrigerant FR is a natural type refrigerant, especially carbon dioxide, commonly known as R744, or a similar refrigerant fluid.
  • This natural refrigerant FR has the advantage of being without negative impact on the environment because of its natural character.
  • the natural refrigerant FR has an enthalpy diagram, or ollier curve, illustrated in FIGS. 2 and 3, having a saturation curve CS which, for enthalpies greater than that of the critical point Pc of the natural refrigerant FR, is a decreasing function. .
  • the refrigerant circuit 1 comprises at least a first heat exchanger 3 which is thermally coupled with the electrical storage device 2 to cool the latter.
  • This coupling is particularly direct as illustrated in Figure 1, or indirectly via a heat transfer fluid circuit.
  • the first heat exchanger 3 is arranged to allow direct heat exchange between the natural refrigerant FR circulating inside the first heat exchanger 3 and the electrical storage device
  • the first heat exchanger 3 is a direct heat exchanger arranged to allow heat exchange by conduction between the natural refrigerant fluid FR flowing inside the first heat exchanger 3 and the electric storage device 2, and / or arranged to allow heat exchange by convection with the air surrounding the electric storage device 2 and the first heat exchanger 3
  • the refrigerant circuit 1 also comprises a compression device 4 of the natural refrigerant FR, such as a compressor for example electric, for compressing the natural refrigerant FR from a low pressure LP to a high pressure HP, HP high pressure being strictly superior to the low BP pressure.
  • a compression device 4 of the natural refrigerant FR such as a compressor for example electric, for compressing the natural refrigerant FR from a low pressure LP to a high pressure HP, HP high pressure being strictly superior to the low BP pressure.
  • the refrigerant circuit 1 also comprises a second heat exchanger 5 which is able to allow a heat exchange between an outside air flow Fl and the natural refrigerant FR, in particular to cool the latter at constant pressure.
  • the external air flow Fl is for example an air flow intended to cool the second heat exchanger 5 and then the natural refrigerant FR circulates inside the second heat exchanger 5 ⁇
  • the second heat exchanger 5 is for example installed on the front of the motor vehicle and the second heat exchanger 5 is then used as a gas cooler.
  • the refrigerant circuit 1 also comprises an expansion member 7 which is able to allow expansion of the natural refrigerant FR from the high pressure HP to the low pressure BP.
  • the expansion member 7 is indifferently a thermostatic expansion valve, an electronic expansion valve, a tube orifice or the like.
  • the refrigerant circuit 1 also comprises an accumulator 8 which is able to store the natural refrigerant FR in the liquid state prior to the admission of the natural refrigerant FR into the gaseous state inside the compression device 4 ⁇
  • the natural refrigerant FR flows from the compression device 4 to the second heat exchanger 5, then to the expansion member 7, then to the first heat exchanger
  • the natural coolant FR is at the pressure HP between an output of the compression device 4 and an inlet of the expansion member 7. More particularly, the natural refrigerant FR is at the HP pressure peak within the second heat exchanger 5 ⁇ The natural coolant FR is at the low pressure BP between an outlet of the expansion member 7 and an inlet of the compression device 5 ⁇
  • a cooling method according to the present invention is shown in a logic diagram.
  • the cooling method of the present invention proposes to optimize the HP high pressure differently depending on whether the electrical storage device 2 is in fast charge mode, said first mode 201, or that the electrical storage device 2 is used in another mode, said second mode 202, such as a mode of use in the rolling phase of the motor vehicle.
  • the cooling method of the present invention proposes to differentiate the optimization of the refrigerant circuit 1 according to whether the electrical storage device 2 is in fast charging mode or that the electrical storage device 2 is used to deliver a driving force to the motor vehicle.
  • the electrical storage device 2 is in the first mode 201 when the motor vehicle is stopped and the electrical storage device 2 is under a high voltage and amperage, for example a voltage of 800 V and an amperage 400 A, so as to charge the electrical storage device 2 in a maximum of a few tens of minutes. It will be understood that the electrical storage device 2 is in second mode 202 when the motor vehicle is in the rolling phase and the electric storage device 2 is used to supply motive power to the motor vehicle.
  • a high voltage and amperage for example a voltage of 800 V and an amperage 400 A
  • the cooling method comprises an initialization step E0 of parameters of the cooling method, such as, in particular, the mode of use of the electrical storage device 2 and a value of a pressure prevailing inside the high pressure HP.
  • the cooling method comprises a first step El of determining the mode of use of the electrical storage device 2, the determination being made from a choice between the first mode 201 and the second mode 202.
  • the cooling method then comprises a second step E 2 for determining a first pressure P 1 to which the high pressure HP of the refrigerant circuit 1 is carried according to the first mode 201, in which the first pressure P 1 of the refrigerant fluid taken out of the second heat exchanger 5 is determined by a first equation [1] below:
  • Pl is the pressure of the natural refrigerant FR taken at the outlet of the second heat exchanger 5, according to the first mode, expressed in bars,
  • T is a refrigerant temperature taken at the outlet of the second heat exchanger 5, expressed in ° C.
  • the cooling method of the present invention allows a rise in pressure of the high pressure HP up to a maximum of 128 bar, particularly for do not damage the components of the refrigerant circuit 1.
  • a value of 128 bar is given as an example of a maximum limit beyond which the components may be damaged and this value may change as a function of components considered.
  • the pressure Pl FR natural refrigerant fluid taken out of the second heat exchanger 5 is contained at 128 bar.
  • the first pressure P1 of the refrigerant fluid at the outlet of the second heat exchanger 5 is determined by the relation [3] below:
  • the pressure P1 is 112.5 bar.
  • the cooling method comprises, alternatively to the second step E2, a third step E3 for determining a second pressure P2 at which the high pressure HP of the refrigerant circuit 1 is carried according to the second mode 202, in which the second pressure P2 of the refrigerant fluid taken at the outlet of the second heat exchanger 5 is determined by a second equation [2] below:
  • P2 is the pressure of the natural refrigerant FR taken out of the second heat exchanger 5, according to the second mode 202,
  • T is the temperature of the natural refrigerant FR taken out of the second heat exchanger 5
  • the cooling method of the present invention allows a rise in pressure of the high pressure HP according to a linear function of the temperature T of the refrigerant natural FR outlet at the outlet of the second heat exchanger 5 ⁇
  • the pressure P2 is 60 bars.
  • a pressure P2 of the natural refrigerant FR taken at the outlet of the second heat exchanger 5 reaches 128 bars if the temperature of the refrigerant taken at the outlet of the second heat exchanger 5 of 5k5 ° C, which is extremely rare.
  • thermodynamic cycle comprises:
  • a first phase AB of compression of the natural refrigerant FR which is carried out inside the compression device 4 and during which the natural refrigerant FR is compressed from the low pressure BP, which is of the order of 57 bars, in absolute pressure, towards the high pressure HP, which is equal to the first pressure P1 according to the first mode 201 illustrated in FIG. 3 or which is equal to the second pressure P2 according to the second mode 202 illustrated in FIG. in bars, a second phase BC of evacuation of the heat of the natural refrigerant FR towards the flow of outside air F1 which is carried out inside the second heat exchanger 5, the latter then being used as a gas cooler,
  • a fourth phase DA of evaporation of the natural refrigerant FR which is carried out inside the first heat exchanger 4 and which allows a cooling of the electrical storage device 2.
  • cooling capacity CoolCapl, CoolCap2 of the electrical storage device 2 represented by the length of the fourth phase DA d Evaporation of the natural refrigerant FR which is carried out inside the first heat exchanger 4, is greater in the first mode 201 than in the second mode 202.
  • a first CoolCapl cooling capacity of the electrical storage device 2 performed inside the first heat exchanger 4 according to the first mode 201 is greater than a second CoolCap2 cooling capacity of the electrical storage device 2 made to the inside the first heat exchanger 4 according to the second mode 202.
  • the cooling energy efficiency required by the storage device is provided by the cooling system which comprises the compression device 4, the latter rotating at a speed less rotation when used during the first mode 201 than during its use during the second mode 202.
  • the cooling system which comprises the compression device 4
  • This is advantageous because it provides a reduction of the noise generated by the compression device 4 which is appreciable when the vehicle is at the same time. stopping at the charging station, in particular in a situation of rapid charge of the vehicle's electrical storage device.
  • FIG. 5 illustrates a particular embodiment of the cooling method of the present invention when using the electrical storage device 2 according to the first mode 201 or the second mode 202.
  • the cooling method comprises the initialization step EO of parameters of the cooling method, such as, in particular, the mode of use of the electrical storage device 2 and the value of the pressure prevailing inside the high pressure HP.
  • the initialization step E0 comprises a phase for calculating a mass flow rate M of natural refrigerant fluid FR flowing inside the expansion member 7 according to a third equation
  • d is a passage diameter of the natural coolant FR inside the expansion member 7,
  • p is a density of the natural refrigerant FR at the outlet of the second heat exchanger
  • HP is the high pressure prevailing inside the refrigerant circuit 1
  • BP is the low pressure inside the refrigerant circuit 1.
  • the mass flow M thus calculated illustrates a starting point of a circulation state of the natural refrigerant FR inside the refrigerant circuit 1, in particular from a state opening of the expansion member 7 which provides a passage of diameter d to the natural refrigerant FR at its change of pressure from the high pressure HP to the low BP pressure.
  • the initialization step EO comprises a phase for estimating the temperature T of the natural refrigerant FR taken at the outlet of the second heat exchanger 5 according to a fourth equation [4]:
  • T ext is a temperature outside the motor vehicle
  • the cooling method then comprises a fourth step E4 for acquiring an instantaneous pressure Pi and an instantaneous temperature Ti of the natural refrigerant FR outlet of the second heat exchanger 5 ⁇
  • the cooling method then comprises a fifth step E5 for comparing the instantaneous pressure Pi with any one of the first pressure P1 and the second pressure P2.
  • the fifth step E5 comprises an increase phase of the passage section of the expansion member 7 in the case where the instantaneous pressure Pi is greater than or equal to the first pressure P1.
  • increase in section of the expansion member 7 reduces the refrigerant pressure prevailing inside the HP high pressure.
  • the fifth step E5 comprises a reduction of the passage section of the expansion member 7 in the case where the instantaneous pressure Pi is lower than the first pressure P1.
  • Such a reduction of the passage section of the expansion member 7 makes it possible to increase the refrigerant pressure prevailing inside the high pressure HP until this pressure reaches the first pressure P1, in order to optimize the first CoolCapl cooling capacity of the refrigerant circuit 1 and effectively and quickly cool the electric storage device 2 during a rolling phase of the vehicle.
  • the fifth step E5 comprises an increase phase of the passage section of the expansion member 7 in the case where the instantaneous pressure Pi is greater than or equal to the second pressure P2.
  • Such an increase in passage section of the expansion member 7 reduces the refrigerant pressure prevailing inside the HP pressure peak.
  • the fifth step E5 comprises a reduction of the passage section of the expansion member 7 in the case where the instantaneous pressure Pi is lower than the second pressure P2.
  • a reduction of the passage section of the expansion member 7 makes it possible to increase the refrigerant pressure prevailing inside the HP pressure peak until this pressure reaches the second pressure P2, in order to optimizing the second CoolCap2 cooling capacity of the refrigerant circuit 1 and effectively cooling the electric storage device 2 during the fast charge phase.
  • the pressure change inside the high pressure is obtained from an adjustment of a speed of rotation of the compression device 4 in place of or in addition to a adjusting the passage section of the expansion member 7
  • the invention can not, however, be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to any equivalent means or configurations and any technically operating combination of such means.
  • the architecture of the refrigerant circuit 1 can be modified without harming the invention insofar as it fulfills the functionalities described in this document.

Abstract

L'invention a pour objet un procédé de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique par l'intermédiaire d'un circuit de fluide réfrigérant à l'intérieur duquel circule un fluide réfrigérant naturel. Le circuit de fluide réfrigérant comprend un premier échangeur de chaleur couplé thermiquement au dispositif de stockage électrique. Le circuit de fluide réfrigérant comprend une haute pression comportant un deuxième échangeur de chaleur utilisé comme condenseur du fluide réfrigérant. Le procédé de refroidissement comprend au moins : - une première étape (E1) de détermination d'un mode d'utilisation du dispositif de stockage électrique entre un premier mode (201) d'utilisation en charge rapide du dispositif de stockage électrique et un deuxième mode (202). - une deuxième étape (E2) de détermination d'une première pression prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur à laquelle est portée la haute pression dans le cas d'une utilisation du dispositif de stockage électrique selon le premier mode (201), la première pression du fluide réfrigérant étant déterminée par une première équation. - une troisième étape (E3) de détermination d'une deuxième pression prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur à laquelle est portée la haute pression dans le cas d'une utilisation du dispositif de stockage électrique selon le deuxième mode (202), la deuxième pression du fluide réfrigérant étant déterminée par une deuxième équation.

Description

i
PROCEDE DE REFROIDISSEMENT D’UN DISPOSITIF DE STOCKAGE ELECTRIQUE EQUIPANT UN VEHICULE
Le domaine de la présente invention est celui des systèmes de conditionnement thermique pour véhicule, tel qu’un véhicule automobile. Elle a pour objet un procédé de refroidissement d’un dispositif de stockage électrique équipant un véhicule, tel qu’un véhicule automobile.
Un véhicule automobile est couramment équipé d’un circuit de fluide réfrigérant pour chauffer et/ou refroidir des zones diverses et/ou différents composants du véhicule automobile. Il est notamment connu d’utiliser un tel circuit de fluide réfrigérant pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule automobile.
Il est aussi connu d’utiliser ce circuit pour refroidir un dispositif de stockage électrique qui comprend au moins une batterie électrique du véhicule automobile, la batterie électrique étant utilisée pour fournir une énergie à un moteur électrique capable de mettre en mouvement le véhicule automobile. Le circuit de fluide réfrigérant fournit ainsi l’énergie nécessaire pour refroidir le dispositif de stockage électrique pendant son utilisation en phase de roulage.
Il est également connu de charger le dispositif de stockage électrique du véhicule automobile en le raccordant au réseau électrique domestique pendant une longue période, telle que plusieurs heures notamment. Cette technique de charge permet de s’affranchir de l’utilisation de tout système de refroidissement de la batterie électrique, ou de limiter la puissance de refroidissement demandée au système de refroidissement.
Une nouvelle technique de charge a fait son apparition récemment. Elle consiste à charger le dispositif de stockage électrique sous une tension et un ampérage élevés, par exemple une tension de 800 V et un ampérage de 400 A, de manière à charger le dispositif de stockage électrique en un temps maximum de quelques dizaines de minutes. Cette charge rapide provoque un échauffement du dispositif de stockage électrique qu’il convient de traiter thermiquement.
Un problème technique à résoudre réside donc dans une capacité de pouvoir dissiper le plus efficacement possible des calories générées par le dispositif de stockage électrique pendant la charge rapide tout en limitant un encombrement du circuit de fluide réfrigérant, y compris dans des conditions extrêmes de fortes températures extérieures, notamment quand le véhicule automobile est à l’arrêt. Il convient également de noter que le traitement thermique d’un habitacle du véhicule est susceptible de devoir être opéré simultanément au refroidissement du dispositif de stockage électrique.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et propose un procédé de refroidissement d’un dispositif de stockage thermique équipant un véhicule, notamment automobile, qui permet un refroidissement rapide et efficace du dispositif de stockage thermique, y compris lors d’une charge rapide de ce dernier, à partir d’un circuit de fluide réfrigérant naturel, tel que le dioxyde de carbone, notamment.
Un procédé de refroidissement de la présente invention est un procédé de refroidissement d’un dispositif de stockage électrique par l’intermédiaire d’un circuit de fluide réfrigérant à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant naturel. Le circuit de fluide réfrigérant comprend au moins un premier échangeur de chaleur couplé thermiquement au dispositif de stockage électrique et où le fluide réfrigérant naturel est soumis à une basse pression. Le circuit de fluide réfrigérant comprend un deuxième échangeur de chaleur utilisé comme refroidisseur du fluide réfrigérant et où le fluide réfrigérant naturel est soumis à une haute pression.
Selon la présente invention, le procédé de refroidissement comprend au moins :
- une première étape de détermination d’un mode d’utilisation du dispositif de stockage électrique entre un premier mode d’utilisation en charge rapide du dispositif de stockage électrique et un deuxième mode,
- une deuxième étape de détermination d’une première pression prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur à laquelle est portée la haute pression dans le cas d’une utilisation du dispositif de stockage électrique selon le premier mode, la première pression du fluide réfrigérant étant déterminée par une première équation [l ] :
Pl = Min (3,9 * T + 15 ; 128) [1 ]
dans laquelle :
T est la température du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur
(5),
- une troisième étape de détermination d’une deuxième pression prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur à laquelle est portée la haute pression dans le cas d’une utilisation du dispositif de stockage électrique selon le deuxième mode, la deuxième pression du fluide réfrigérant étant déterminée par une deuxième équation [2] :
P2 = 2,56 * T - 4 [2]·
Un premier mode d’utilisation en charge rapide du dispositif de stockage électrique est notamment défini par le fait que le véhicule automobile est à l’arrêt et que le dispositif de stockage électrique est sous une tension et un ampérage élevés, par exemple une tension de 800 V et un ampérage de 400 A, pour permettre une charge dudit dispositif en un temps maximum de quelques dizaines de minutes. Un deuxième mode d’utilisation du dispositif de stockage électrique est notamment défini par le fait que le véhicule automobile est en phase de roulage et que le dispositif de stockage électrique fournit une énergie électrique nécessaire au véhicule automobile pour se déplacer.
On notera que la haute pression est strictement supérieure à la basse pression.
Le procédé de refroidissement comprend avantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques techniques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la première pression et/ou la deuxième pression sont déterminées par l’intermédiaire d’un ajustement de paramètres de fonctionnement d’un organe de d’expansion et/ou d’un dispositif de compression que comprend le circuit de fluide réfrigérant,
- le procédé de refroidissement comprend un ajustement d’une section de passage de l’organe d’expansion,
- le procédé de refroidissement comprend un ajustement d’une vitesse de rotation du dispositif de compression,
- le procédé de refroidissement comprend une quatrième étape d’acquisition d’une pression instantanée et d’une température instantanée du fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur,
- le procédé de refroidissement comprend une cinquième étape de comparaison entre la pression instantanée et l’une quelconque de la première pression et de la deuxième pression,
- le premier mode étant opérationnel, la cinquième étape comprend une ph ase d’augmentation de la section de passage de l’organe d’expansion dans le cas où la pression instantanée est supérieure ou égale à la première pression,
- le premier mode étant opérationnel, la cinquième étape comprend une ph ase de réduction de la section de passage de l’organe d’expansion dans le cas où la pression instantanée est inférieure à la première pression,
- le deuxième mode étant opérationnel, la cinquième étape comprend une ph ase d’augmentation de la section de passage de l’organe d’expansion dans le cas où la pression instantanée est supérieure ou égale à la deuxième pression,
- le deuxième mode étant opérationnel, la cinquième étape comprend une ph ase de réduction de la section de passage de l’organe d’expansion dans le cas où la pression instantanée est inférieure à la deuxième pression, - ces phases d’augmentation ou de réduction de la section de passage sont à comparer à la section de passage de l’organe d’expansion avant les étapes de comparaison avec la première pression ou la deuxième pression,
- le procédé de refroidissement comprend une étape d’initialisation de paramètres du circuit de fluide réfrigérant,
- l’étape d’initialisation comprend une p ase de calcul d’un débit massique de fluide réfrigérant circulant à l’intérieur de l’organe d’expansion selon une troisième équation [3] : = 0,027 . d2 . p . (HP - BP)05 [3] dans laquelle :
d est un diamètre de passage du fluide réfrigérant à l’intérieur de l’organe d’expansion, p est une densité du fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur,
HP est la haute pression régnant à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant,
BP est la basse pression régnant à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant,
- la température du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur est estimée selon une quatrième équation [4] :
T = Te» + a [4]
dans laquelle :
T ext est une température extérieure au véhicule automobile,
Ct est un coefficient correcteur compris entre 5 et 8,
- le fluide réfrigérant naturel mise en œuvre par le procédé est du dioxyde de carbone.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique d’un circuit de fluide réfrigérant apte à mettre en œuvre un procédé de refroidissement selon l’invention,
- la figure 2 est une vue schématique d’un logigramme représentant un procédé de de refroidissement de la présente invention,
- la figure 3 est une illustration d’un cycle thermodynamique qui est présenté dans un diagramme enthalpique et qui est opéré selon un premier mode du procédé de refroidissement illustré sur la figure 2, - la figure 4 est une illustration d’un cycle thermodynamique qui est présenté dans un diagramme enthalpique et qui est opéré selon un deuxième mode du procédé de refroidissement illustré sur la figure 2,
- la figure 5 est une illustration schématique d’un procédé de refroidissement de la présente invention qui est mis en œuvre par le circuit de fluide réfrigérant illustré sur la figure 1.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
Les différents composants sont explicités ci-dessous selon un sens de circulation du fluide considéré, c’est-à-dire le fluide réfrigérant, le fluide caloporteur ou le flux d’air. Les termes amont et aval employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation dudit fluide.
Sur la figure 1, est illustré un circuit de fluide réfrigérant 1 destiné à équiper un véhicule, et plus particulièrement un véhicule automobile électrique, dont le déplacement est procuré au moins par un ou plusieurs moteurs électriques alimentés par un dispositif de stockage électrique 2, et accessoirement un moteur thermique pour le cas d’un véhicule automobile hybride. Le dispositif de stockage électrique 2 comprend au moins une batterie électrique, et préférentiellement une pluralité de batteries électriques, éventuellement associées à d’autres composants électriques, du type convertisseur ou analogue.
Le circuit de fluide réfrigérant 1 est destiné à refroidir le dispositif de stockage électrique 2. Accessoirement, le circuit de fluide réfrigérant 1 est apte à refroidir un flux d’air destiné à être admis à l’intérieur de l’habitacle du véhicule automobile et/ou un flux d’air recyclé en provenance de l’habitacle du véhicule automobile et renvoyé vers celui-ci. Dans ce cas-là, le circuit de fluide réfrigérant 1 décrit ci-dessous est adapté pour atteindre cet objectif.
Le circuit de fluide réfrigérant 1 est un circuit à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant naturel FR. Le fluide réfrigérant naturel FR est un fluide réfrigérant de type naturel, notamment du dioxyde de carbone, couramment dénommé R744, ou un fluide réfrigérant analogue. Ce fluide réfrigérant naturel FR présente l’avantage d’être sans impact négatif sur l’environnement de par son caractère naturel. Le fluide réfrigérant naturel FR présente un diagramme enthalpique, ou courbe de ollier, illustré en figures 2 et 3, comportant une courbe de saturation CS qui, pour des enthalpies supérieures à celle du point critique Pc du fluide réfrigérant naturel FR, est une fonction décroissante. Autrement dit, le long de la courbe de saturation CS et pour des enthalpies supérieures à celle du point critique Pc, plus l’enthalpie augmente, plus la pression diminue. Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend au moins un premier échangeur de chaleur 3 qui est couplé thermiquement avec le dispositif de stockage électrique 2 pour refroidir ce dernier. Ce couplage est notamment direct comme illustré sur la figure 1, ou bien indirect par l’intermédiaire d’un circuit de fluide caloporteur. Dans le cas où le couplage est direct, le premier échangeur de chaleur 3 est agencé pour permettre un échange de chaleur direct entre le fluide réfrigérant naturel FR circulant à l’intérieur du premier échangeur de chaleur 3 et le dispositif de stockage électrique
2, sans passer par exemple par l’intermédiaire d’un circuit de fluide caloporteur. A cet effet, le premier échangeur de chaleur 3 est un échangeur de chaleur direct agencé pour permettre un échange de chaleur par conduction entre le fluide réfrigérant naturel FR circulant à l’intérieur du premier échangeur de chaleur 3 et le dispositif de stockage électrique 2, et/ou agencé pour permettre un échange de chaleur par convection avec l’air environnant le dispositif de stockage électrique 2 et le premier échangeur de chaleur 3·
Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend aussi un dispositif de compression 4 du fluide réfrigérant naturel FR, tel qu’un compresseur par exemple électrique, pour comprimer le fluide réfrigérant naturel FR depuis une basse pression BP vers une haute pression HP, la haute pression HP étant strictement supérieure à la basse pression BP.
Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend aussi un deuxième échangeur de chaleur 5 qui est apte à permettre un échange de chaleur entre un flux d’air extérieur Fl et le fluide réfrigérant naturel FR, notamment en vue de refroidir ce dernier à pression constante. Le flux d’air extérieur Fl est par exemple un flux d’air prévu pour refroidir le deuxième échangeur de chaleur 5 et consécutivement le fluide réfrigérant naturel FR qui circule à l’intérieur du deuxième échangeur de chaleur 5· Le deuxième échangeur de chaleur 5 est par exemple installé en face avant du véhicule automobile et le deuxième échangeur de chaleur 5 est alors utilisé comme un refroidisseur de gaz.
Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend aussi un organe d’expansion 7 qui est apte à permettre une détente du fluide réfrigérant naturel FR depuis la haute pression HP vers la basse pression BP. L’organe d’expansion 7 est indifféremment un détendeur thermostatique, un détendeur électronique, un orifice tube ou analogue.
Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend aussi un accumulateur 8 qui est apte à stocker le fluide réfrigérant naturel FR à l’état liquide préalablement à l’admission du fluide réfrigérant naturel FR à l’état gazeux à l’intérieur du dispositif de compression 4·
Le fluide réfrigérant naturel FR s’écoule depuis le dispositif de compression 4 vers le deuxième échangeur de chaleur 5, puis vers l’organe d’expansion 7, puis vers le premier échangeur de chaleur
3, puis vers l’accumulateur 8 pour rejoindre le dispositif de compression 5· Le fluide réfrigérant naturel FR est à la fiaute pression HP entre une sortie du dispositif de compression 4 et une entrée de l’organe d’expansion 7· Plus particulièrement, le fluide réfrigérant naturel FR est à la fiaute pression HP à l’intérieur du deuxième échangeur de chaleur 5· Le fluide réfrigérant naturel FR est à la basse pression BP entre une sortie de l’organe d’expansion 7 et une entrée du dispositif de compression 5·
Sur la figure 2, un procédé de refroidissement selon la présente invention est représenté selon un logigramme. Dans sa généralité, le procédé de refroidissement de la présente invention propose d’optimiser la haute pression HP différemment selon que le dispositif de stockage électrique 2 est en mode de charge rapide, dit premier mode 201, ou bien que le dispositif de stockage électrique 2 est utilisé en un autre mode, dit deuxième mode 202, tel qu’un mode d’utilisation en phase roulage du véhicule automobile. Autrement dit, le procédé de refroidissement de la présente invention propose de différencier l’optimisation du circuit de fluide réfrigérant 1 selon que le dispositif de stockage électrique 2 est en mode de charge rapide ou bien que le dispositif de stockage électrique 2 est utilisé pour délivrer une force motrice au véhicule automobile.
On note que le dispositif de stockage électrique 2 est en premier mode 201 lorsque le véhicule automobile est à l’arrêt et que le dispositif de stockage électrique 2 est sous une tension et un ampérage élevés, par exemple une tension de 800 V et un ampérage de 400 A, de manière à charger le dispositif de stockage électrique 2 en un temps maximum de quelques dizaines de minutes. On comprend que le dispositif de stockage électrique 2 est en deuxième mode 202 lorsque le véhicule automobile est en phase roulage et que le dispositif de stockage électrique 2 est utilisé pour fournir une énergie motrice au véhicule automobile.
Le procédé de refroidissement comprend une étape d’initialisation E0 de paramètres du procédé de refroidissement, tels que notamment le mode d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 et une valeur d’une pression régnant à l’intérieur de la haute pression HP.
Le procédé de refroidissement comprend une première étape El de détermination du mode d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2, la détermination étant opérée à partir d’un choix entre le premier mode 201 et le deuxième mode 202.
Le procédé de refroidissement comprend ensuite une deuxième étape E2 de détermination d’une première pression Pl à laquelle est portée la haute pression HP du circuit de fluide réfrigérant 1 selon le premier mode 201, dans laquelle la première pression Pl du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est déterminée par une première équation [l ] ci-dessous :
Pl = Min (3,9 * T + 15 ; 128) [l ] dans laquelle :
Pl est la pression du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5, selon le premier mode, exprimée en bars,
T est une température du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5, exprimée en °C.
On comprend qu’en cas d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 selon le premier mode 201, le procédé de refroidissement de la présente invention autorise une montée en pression de la haute pression HP jusqu’à un maximum de 128 bars, notamment pour ne pas endommager les composants du circuit de fluide réfrigérant 1. Une telle valeur de 128 bars est donnée à titre d’exemple d’une limite maximum au-delà de laquelle les composants risquent d’être endommagés et cette valeur peut évoluer en fonction des composants considérés.
On comprend aussi qu’en cas d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 selon le premier mode 201, dans le cas où la température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 excède 29°C, la pression Pl du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est contenue à 128 bars.
On comprend aussi qu’en cas d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 selon le premier mode 201, dans le cas où la température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est inférieure à 29°C, la première pression Pl du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est déterminée par la relation [3] ci-dessous :
Pl = 3,9 * T + 15 [3]
A titre d’exemple, pour une température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 de 25°C, la pression Pl est de 112.5 bars.
Le procédé de refroidissement comprend, alternativement à la deuxième étape E2, une troisième étape E3 de détermination d’une deuxième pression P2 à laquelle est portée la haute pression HP du circuit de fluide réfrigérant 1 selon le deuxième mode 202, dans laquelle la deuxième pression P2 du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est déterminée par une deuxième équation [2] ci-dessous :
P2 = 2,56 * T - 4 [2]
dans laquelle : P2 est la pression du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5, selon le deuxième mode 202,
T est la température du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5·
On comprend qu’en cas d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 selon le deuxième mode 202, le procédé de refroidissement de la présente invention autorise une montée en pression de la haute pression HP selon une fonction linéaire de la température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5·
On comprend aussi qu’en cas d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 selon le deuxième mode 202, et si la température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est de 29°C, alors la pression P2 du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est de 70 bars.
A titre d’exemple, selon le deuxième mode 202, pour une température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 de 25°C, la pression P2 est de 60 bars.
A titre d’exemple encore, selon le deuxième mode 202, une pression P2 du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 atteint 128 bars si la température du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 de 5k5°C, ce qui est rarissime.
En se reportant sur la figure 3 qui décrit un cycle thermodynamique subit par le fluide réfrigérant naturel FR à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1 selon le premier mode 201, et en se reportant sur la figure 4 qui décrit un cycle thermodynamique subit par le fluide réfrigérant naturel FR à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1 selon le deuxième mode 202, le cycle thermodynamique comprend :
- une première phase AB de compression du fluide réfrigérant naturel FR qui est effectuée à l’intérieur du dispositif de compression 4 et au cours de laquelle le fluide réfrigérant naturel FR est comprimé depuis la basse pression BP, qui est de l’ordre de 57 bars, en pression absolue, vers la haute pression HP, qui est égale à la première pression Pl selon le premier mode 201 illustré sur la figure 3 ou qui est égale à la deuxième pression P2 selon le deuxième mode 202 illustré sur la figure 4 exprimées en bars, - une deuxième phase BC d’évacuation de chaleur du fluide réfrigérant naturel FR vers le flux d’air extérieur Fl qui est effectuée à l’intérieur du deuxième échangeur de chaleur 5, ce dernier étant alors utilisé comme un refroidisseur de gaz,
- une troisième phase CD de détente du fluide réfrigérant naturel FR depuis la haute pression HP vers la basse pression BP qui opérée par l’organe d’expansion 7,
- une quatrième phase DA d’évaporation du fluide réfrigérant naturel FR qui est effectuée à l’intérieur du premier échangeur de chaleur 4 et qui permet un refroidissement du dispositif de stockage électrique 2.
En considérant que la température du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 est de 29°C, les points C illustrant sur les figures 3 et 4 la fin du refroidissement du fluide réfrigérant naturel FR à l’intérieur du deuxième échangeur de chaleur 5 se situent l’un et l’autre sur une courbe isotherme à 29°C, il apparaît clairement qu’une capacité de refroidissement CoolCapl , CoolCap2 du dispositif de stockage électrique 2 représentée par la longueur de la quatrième phase DA d’évaporation du fluide réfrigérant naturel FR qui est effectuée à l’intérieur du premier échangeur de chaleur 4, est plus grande selon le premier mode 201 que selon le deuxième mode 202.
Autrement dit, une première capacité de refroidissement CoolCapl du dispositif de stockage électrique 2 effectuée à l’intérieur du premier échangeur de chaleur 4 selon le premier mode 201 est supérieure à une deuxième capacité de refroidissement CoolCap2 du dispositif de stockage électrique 2 effectuée à l’intérieur du premier échangeur de chaleur 4 selon le deuxième mode 202.
Il en découle une aptitude du procédé de refroidissement de la présente invention à refroidir efficacement le dispositif de stockage électrique 2, y compris lors d’une charge rapide du dispositif de stockage électrique 2 et y compris lorsqu’une température extérieure au véhicule automobile, qui est proche de la température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5, est relativement élevée, de l’ordre de 29°C par exemple.
On note à ce stade de la description qu’une augmentation de la haute pression HP depuis la deuxième pression P2 selon le deuxième mode 202 vers la première pression Pl selon le premier mode 201 implique une augmentation de la consommation électrique du dispositif de compression 4 mais que cette augmentation n’est en rien rédhibitoire pour un fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant 1 selon le premier mode 201, et en particulier son coefficient de performance, le véhicule automobile étant à l’arrêt et branché à la borne de charge rapide qui est apte à fournir l’énergie électrique nécessaire à cette augmentation. En d’autres termes, lors du premier mode 201 n
de refroidissement, il est proposé à l’encontre des habitudes prises dans le domaine de s’afFranchir de la recherche du meilleur compromis entre une consommation électrique du circuit de fluide réfrigérant 1 et une performance énergétique de refroidissement procuré par le circuit de fluide réfrigérant 1, pour optimiser uniquement ladite performance énergétique de refroidissement, au profit du refroidissement du dispositif de stockage électrique.
On note à ce stade que dans le cas de charge rapide du dispositif de stockage électrique, la performance énergétique de refroidissement demandée par le dispositif de stockage est procurée par le système de refroidissement qui comprend le dispositif de compression 4, ce dernier tournant à une vitesse de rotation plus faible lors de son utilisation pendant le premier mode 201 que lors de son utilisation pendant le deuxième mode 202. Ceci est avantageux car cela procure une réduction du bruit généré par le dispositif de compression 4 qui est appréciable lorsque le véhicule est à l’arrêt en station de charge, notamment dans une situation de charge rapide du dispositif de stockage électrique du véhicule.
Sur la figure 5, est illustré un mode particulier de réalisation du procédé de refroidissement de la présente invention qu’en cas d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 selon le premier mode 201 ou le deuxième mode 202.
Le procédé de refroidissement comprend l’étape d’initialisation EO de paramètres du procédé de refroidissement, tels que notamment le mode d’utilisation du dispositif de stockage électrique 2 et la valeur de la pression régnant à l’intérieur de la haute pression HP.
L’étape d’initialisation E0 comprend une phase de calcul d’un débit massique M de fluide réfrigérant naturel FR circulant à l’intérieur de l’organe d’expansion 7 selon une troisième équation
[3] :
M = 0,027 . d2 . p . (HP - BP)05 [3]
dans laquelle :
d est un diamètre de passage du fluide réfrigérant naturel FR à l’intérieur de l’organe d’expansion 7,
p est une densité du fluide réfrigérant naturel FR en sortie du deuxième échangeur de chaleur
5,
HP est la haute pression régnant à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1,
BP est la basse pression régnant à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1.
Le débit massique M ainsi calculé illustre un point de départ d’un état de circulation du fluide réfrigérant naturel FR à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant 1, notamment à partir d’un état d’ouverture de l’organe d’expansion 7 qui offre un passage de diamètre d au fluide réfrigérant naturel FR lors de son changement de pression de la haute pression HP à la basse pression BP.
Selon une variante de réalisation, l’étape d’initialisation EO comprend une phase d’estimation de la température T du fluide réfrigérant naturel FR prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5 selon une quatrième équation [4] :
T = Te» + a [4]
dans laquelle :
T ext est une température extérieure au véhicule automobile,
Ct est un coefficient correcteur compris entre 5 et 8. Selon une autre variante de réalisation, le procédé de refroidissement comprend ensuite une quatrième étape E4 d’acquisition d’une pression instantanée Pi et d’une température instantanée Ti du fluide réfrigérant naturel FR en sortie du deuxième échangeur de chaleur 5·
Le procédé de refroidissement comprend ensuite une cinquième étape E5 de comparaison entre la pression instantanée Pi et l’une quelconque de la première pression Pl et de la deuxième pression P2.
Si le premier mode 201 est opérationnel, la cinquième étape E5 comprend une phase d’augmentation de la section de passage de l’organe d’expansion 7 dans le cas où la pression instantanée Pi est supérieure ou égale à la première pression Pl. Une telle augmentation de section de l’organe d’expansion 7 permet de réduire la pression de fluide réfrigérant régnant à l’intérieur de la haute pression HP.
Si le premier mode 201 est opérationnel, la cinquième étape E5 comprend une ph ase de réduction de la section de passage de l’organe d’expansion 7 dans le cas où la pression instantanée Pi est inférieure à la première pression Pl. Une telle réduction de la section de passage de l’organe d’expansion 7 permet d’augmenter la pression de fluide réfrigérant régnant à l’intérieur de la haute pression HP jusqu’à ce que cette pression atteigne la première pression Pl, afin d’optimiser la première capacité de refroidissement CoolCapl du circuit de fluide réfrigérant 1 et refroidir efficacement et rapidement le dispositif de stockage électrique 2 pendant une phase de roulage du véhicule.
Si le deuxième mode 202 est opérationnel, la cinquième étape E5 comprend une phase d’augmentation de la section de passage de l’organe d’expansion 7 dans le cas où la pression instantanée Pi est supérieure ou égale à la deuxième pression P2. Une telle augmentation de la section de passage de l’organe d’expansion 7 permet de réduire la pression de fluide réfrigérant régnant à l’intérieur de la fiaute pression HP.
Si le deuxième mode 202 est opérationnel, la cinquième étape E5 comprend une pfi ase de réduction de la section de passage de l’organe d’expansion 7 dans le cas où la pression instantanée Pi est inférieure à la deuxième pression P2. Une telle réduction de la section de passage de l’organe d’expansion 7 permet d’augmenter la pression de fluide réfrigérant régnant à l’intérieur de la fiaute pression HP jusqu’à ce que cette pression atteigne la deuxième pression P2, afin d’optimiser la deuxième capacité de refroidissement CoolCap2 du circuit de fluide réfrigérant 1 et refroidir efficacement le dispositif de stockage électrique 2 pendant la phase de charge rapide.
Selon une autre approche de la présente invention, la modification de pression à l’intérieur de la haute pression est obtenue à partir d’un ajustement d’une vitesse de rotation du dispositif de compression 4 en lieu et place ou en complément d’un ajustement de la section de passage de l’organe d’expansion 7·
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tous moyens ou configurations équivalentes et à toute combinaison techniquement opérant de tels moyens. En particulier, l’architecture du circuit de fluide réfrigérant 1 peut être modifiée sans nuire à l’invention dans la mesure où il remplit les fonctionnalités décrites dans le présent document.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de refroidissement d’un dispositif de stockage électrique (2) par l’intermédiaire d’un circuit (l) de fluide réfrigérant à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant naturel (FR), le circuit de fluide réfrigérant (l) comprenant au moins un premier échangeur de chaleur (3) couplé thermiquement au dispositif de stockage électrique (2) et où le fluide réfrigérant naturel (FR) est soumis à une basse pression (BP), le circuit de fluide réfrigérant (l) comprenant un deuxième échangeur de chaleur (5) utilisé comme refroidisseur du fluide réfrigérant naturel (FR) et où le fluide réfrigérant naturel (FR) est soumis à une haute pression (HP), dans lequel le procédé de refroidissement comprend au moins :
- une première étape (El) de détermination d’un mode d’utilisation du dispositif de stockage électrique (2) entre un premier mode (20l) d’utilisation en charge rapide du dispositif de stockage électrique (2) et un deuxième mode (202),
- une deuxième étape (E2) de détermination d’une première pression (Pl) prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur (5) à laquelle est portée la haute pression (HP) dans le cas d’une utilisation du dispositif de stockage électrique (2) selon le premier mode (20l), la première pression (Pl) du fluide réfrigérant naturel (FR) étant déterminée par une première équation [l ] :
Pl = Min (3,9 * T + 15 ; 128) [l ]
dans laquelle :
T est la température du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur
(5),
- une troisième étape (E3) de détermination d’une deuxième pression (P2) prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur (5) à laquelle est portée la haute pression (HP) dans le cas d’une utilisation du dispositif de stockage électrique (2) selon le deuxième mode (202), la deuxième pression (P2) du fluide réfrigérant naturel (FR) étant déterminée par une deuxième équation [2 ] :
P2 = 2,56 * T - 4 [2]·
2. Procédé de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel la première pression (Pl) et/ou la deuxième pression (P2) sont déterminées par l’intermédiaire d’un ajustement de paramètres de fonctionnement d’un organe de d’expansion (7) et/ou d’un dispositif de compression (4) que comprend le circuit de fluide réfrigérant (l).
3. Procédé de refroidissement selon la revendication 2, dans lequel le procédé de refroidissement comprend ajustement d’une section de passage de l’organe d’expansion (7).
4. Procédé de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé de refroidissement comprend une quatrième étape (E4) d’acquisition d’une pression instantanée (Pi) et d’une température instantanée (Ti) du fluide réfrigérant naturel (FR) en sortie du deuxième échangeur de chaleur (5).
5. Procédé de refroidissement selon la revendication 4, dans lequel le procédé de refroidissement comprend une cinquième étape (E5) de comparaison entre la pression instantanée (Pi) et l’une quelconque de la première pression (Pl) et de la deuxième pression (P2).
6. Procédé de refroidissement selon la revendication 5, dans lequel, le premier mode (20l) étant opérationnel, la cinquième étape (E5) comprend une phase d’augmentation de la section de passage de l’organe d’expansion (7) dans le cas où la pression instantanée (Pi) est supérieure ou égale à la première pression (Pl).
7. Procédé de refroidissement selon la revendication 5, dans lequel, le premier mode (20l) étant opérationnel, la cinquième étape (E5) comprend une ph ase de réduction de la section de passage de l’organe d’expansion (7) dans le cas où la pression instantanée (Pi) est inférieure à la première pression (Pl).
8. Procédé de refroidissement selon la revendication 5, dans lequel, le deuxième mode (202) étant opérationnel, la cinquième étape (E5) comprend une phase d’augmentation de la section de passage de l’organe d’expansion (7) dans le cas où la pression instantanée (Pi) est supérieure ou égale à la deuxième pression (P2).
9. Procédé de refroidissement selon la revendication 5, dans lequel, le deuxième mode (202) étant opérationnel, la cinquième étape (E5) comprend une ph ase de réduction de la section de passage de l’organe d’expansion (7) dans le cas où la pression instantanée (Pi) est inférieure à la deuxième pression (P2).
10. Procédé de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé de refroidissement comprend une étape d’initialisation (Eq) de paramètres du circuit de fluide réfrigérant (l).
11. Procédé de refroidissement selon la revendication 11, dans lequel l’étape d’initialisation (Eq) comprend une phase de calcul d’un débit massique (M) de fluide réfrigérant naturel (FR) circulant à l’intérieur de l’organe d’expansion (7) selon une troisième équation [3] :
M = 0,027 . d2 . p . (HP - BP)05 [3] dans laquelle :
d est un diamètre de passage du fluide réfrigérant naturel (FR) à l’intérieur de l’organe d’expansion (7),
p est une densité du fluide réfrigérant naturel (FR) en sortie du deuxième échangeur de chaleur (5),
HP est la haute pression régnant à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant (l),
BP est la basse pression régnant à l’intérieur du circuit de fluide réfrigérant (l).
12. Procédé de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la température (T) du fluide réfrigérant prise en sortie du deuxième échangeur de chaleur (5) est estimée selon une quatrième équation [4] :
T = Te» + a [4]
dans laquelle :
T ext est une température extérieure au véhicule automobile,
Ct est un coefficient correcteur compris entre 5 et 8.
13· Procédé de refroidissement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide réfrigérant naturel (FR) est du dioxyde de carbone.
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