WO2024022686A1 - Système et procédé de gestion thermique d'un dispositif de stockage d'énergie électrique d'un véhicule automobile - Google Patents

Système et procédé de gestion thermique d'un dispositif de stockage d'énergie électrique d'un véhicule automobile Download PDF

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WO2024022686A1
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heat exchanger
temperature
storage device
cibie
vehicle
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PCT/EP2023/067098
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Jules EZERZER
Jean-Marie L'huillier
Benoit POPPE
Li Zhang
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Renault S.A.S.
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Definitions

  • TITLE Thermal management system and method of an electrical energy storage device of a motor vehicle
  • the invention relates to a method and a system for managing the heat treatment of a storage device of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a method and a system for heat treatment of said storage device.
  • the invention also relates to a motor vehicle equipped with said system and/or implementing the methods mentioned.
  • vehicles with hybrid or electric motors are equipped with a cooling system of an electrical energy storage device supplying at least one element, in particular a motor, of the electric traction chain of the vehicle with electrical energy.
  • an electrical energy storage device supplying at least one element, in particular a motor, of the electric traction chain of the vehicle with electrical energy.
  • the different modules or cells making up such a storage device also called “battery” or “battery pack”
  • battery do not tolerate excessive changes in temperature, it is essential to ensure efficient cooling at the risk of cause premature wear.
  • a cooling system implements a refrigerant fluid circuit which is associated with a ventilation, heating and/or air conditioning installation of a passenger compartment of the vehicle making it possible to thermally treat a flow of air outside the vehicle heading towards the passenger compartment.
  • a circuit thus makes it possible on the one hand to heat and/or cool the air flow sent inside the ventilation, heating and/or air conditioning installation and, on the other hand, to ensure thermal regulation, in particular cooling, of the storage device.
  • the cooling of the electrical energy storage device may have to impact the performance of the ventilation, heating and/or air conditioning installation and vice versa, particularly when the cooling of the passenger compartment and the storage device are simultaneously ordered. This results in particular in imprecise and non-optimized operation of the cooling of the electrical energy storage device and the passenger compartment, requiring one of these cooling systems to be favored to the detriment of the other.
  • the invention fits into this context and aims to provide a system and a method for managing the heat treatment of the storage device remedying the above drawbacks.
  • the invention aims to ensure refined control of the cooling of the storage device and the temperature of the passenger compartment so as to minimize wear of the storage device while optimizing the comfort of the passenger(s) of the vehicle.
  • the invention relates to a method for managing the heat treatment of an electrical energy storage device of a motor vehicle equipped with a ventilation, heating and/or air conditioning installation, a refrigerant fluid circuit of which comprises at least a heat exchanger configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and an interior air flow intended to be sent into the passenger compartment, a compressor, a heat exchanger configured to implement, directly or indirectly, an exchange thermal between the refrigerant fluid and at least one electrical energy storage device of the vehicle, and a pressure regulating valve.
  • the process includes:
  • the method may include a step of comparing the measured temperature of the electrical energy storage device with an authorized limit temperature of the storage device, predefined, corresponding to a temperature beyond which premature wear and damage of the storage device storage are observed, the set temperature of the heat exchanger not being limited by the limiting temperature threshold of the heat exchanger when the measured temperature is greater than or equal to the authorized limit temperature of the storage device.
  • the method may comprise a step of measuring, by at least one sensor, a temperature of the at least one heat exchanger and a step of evaluating a level of performance of said at least one heat exchanger, the limiting threshold of temperature of the heat exchanger can be adjusted so as to be defined as a function of the temperature of the at least one heat exchanger when the performance level of the at least one heat exchanger is lower than a minimum required performance level , predetermined.
  • the step of evaluating the level of performance of the at least one heat exchanger may comprise a sub-step of comparison between a measured temperature of the at least one heat exchanger and a set temperature of the at least one.
  • a heat exchanger calculated, to be reached in order to obtain a temperature desired by a user in the passenger compartment, the level of performance being able to be defined as being lower than the minimum level of performance required when the measured temperature differs from the value of the temperature setpoint ⁇ 3°C, or even ⁇ 2°C.
  • the method may include a step of comparing the measured rotation speed with a maximum rotation speed of the compressor and/or a predefined limit rotation speed, the set temperature of the heat exchanger not being limited by the threshold limiting temperature of the heat exchanger when the rotation speed of the compressor is strictly lower than the maximum rotation speed of the compressor and/or the limit rotation speed.
  • the method may comprise a sub-step of detecting a state of the vehicle, in particular a state of at least one engine of the vehicle, and/or a driving mode implemented by the vehicle, and a sub-step -step of adjusting the set temperature of the heat exchanger according to said state and/or said mode.
  • the invention also relates to a method of heat treatment of an electrical energy storage device of a motor vehicle equipped with a ventilation, heating and/or air conditioning installation, the method comprising all of the steps of management method according to the invention, then at least one step of controlling the compressor and/or the regulation valve so that the heat exchanger implements the calculated setpoint temperature.
  • the invention also relates to a system for managing the heat treatment of an electrical energy storage device for a motor vehicle, the system comprising hardware and/or software elements implementing the management method according to the invention, the hardware elements comprising at least one sensor, in particular at least one temperature sensor and a data processing unit capable of receiving measurements from the at least one sensor and configured to cooperate with at least one vehicle regulation device, capable of control the regulation valve and/or the compressor.
  • the invention also relates to a heat treatment system of an electrical energy storage device of a vehicle, the system comprising at least one management system according to the preceding claim and the heat treatment system further comprising:
  • a refrigerant fluid circuit comprising at least a first heat exchanger configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and an air flow external to the vehicle and a second heat exchanger configured to implement a heat exchange between the fluid refrigerant and a flow of interior air intended to be sent into the passenger compartment, the circuit further comprising a compressor;
  • a heat exchanger configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and at least one electrical energy storage device of the vehicle, the heat exchanger being mounted in parallel with the second heat exchanger;
  • a regulation device configured to control the regulation valve and/or the compressor so that the heat exchanger implements the calculated setpoint temperature.
  • the invention also extends to a motor vehicle with hybrid or electric motor comprising at least one storage device electrical energy, in particular an electrical energy storage device capable of powering at least one element of an electric traction chain of the vehicle, and at least one ventilation, heating and/or air conditioning installation, the vehicle being , in addition, equipped with a management system and/or a heat treatment system according to the invention.
  • the invention can further extend to a computer program product comprising program code instructions recorded on a computer-readable medium for implementing the steps of the management method and/or for implementing the steps of the method heat treatment according to the invention when said program runs on a computer.
  • the invention can extend to a computer program product downloadable from a communications network and/or recorded on a data medium readable by a computer and/or executable by a computer, the latter comprising instructions which , when the program is executed by the computer, lead it to implement the methods according to the invention.
  • the invention can further extend to a data recording medium, readable by a computer, on which is recorded a computer program comprising program code instructions for implementing the method according to the invention or on a computer-readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause it to implement at least one of the methods described above.
  • the invention finally relates to a signal from a data carrier carrying the computer program product as explained previously.
  • Figure 1 schematically represents an embodiment of a vehicle equipped with a heat treatment management system and a heat treatment system of an electrical energy storage device.
  • Figure 2 schematically represents an embodiment of a regulation device fitted to the vehicle.
  • Figure 3 is a flowchart of an example of execution of a heat treatment management method and a heat treatment method of an electrical energy storage device.
  • Figure 4 is a diagram illustrating a situation of unlocking a vehicle equipped with the systems according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic representation of an alternative embodiment of a vehicle equipped with a heat treatment management system and a heat treatment system of an electrical energy storage device.
  • FIGS 1 and 2 schematically illustrate a motor vehicle 1 equipped with an embodiment of a heat treatment system 10, in particular cooling, of an electrical energy storage device 2 of said vehicle 1.
  • the vehicle 1 can be with hybrid or electric motorization.
  • the vehicle 1 can be of any type, that is to say it can be a private vehicle, a utility vehicle, a truck or a bus.
  • vehicle 1 may be an autonomous or non-autonomous vehicle.
  • the electrical energy storage device 2, also referred to as a “battery”, “battery module” or even “battery pack” in English, can in particular be intended to power a element of an electric traction chain of the vehicle 1, such as an electric motor, it notably comprises at least one battery cell.
  • the vehicle 1 also includes an installation 3 for ventilation, heating and/or air conditioning of the passenger compartment allowing the thermal treatment of a flow of air sent to a passenger compartment of the vehicle 1 so as to heat or cool it.
  • the heat treatment system 10 comprises a circuit 101 of refrigerant fluid, in particular a two-phase fluid, which is intended to implement, at a given moment, the heat treatment of a passenger compartment of the vehicle 1, by intermediate of the installation 3 for ventilation, heating and/or air conditioning of the passenger compartment, and/or the heat treatment of the electrical energy storage device 2 of the vehicle 1.
  • refrigerant fluid a fluid capable of carrying out the heat treatment, direct or indirect, of a component of the vehicle to be treated.
  • upstream refers to a direction of circulation S1 of the refrigerant fluid in the refrigerant fluid circuit 101, illustrated by arrows in Figure 1.
  • the refrigerant fluid circuit 101 consists of a closed circuit 101 which comprises at least one main branch 110 on which are arranged a compressor 11, intended to raise the pressure of the refrigerant fluid, at least one first heat exchanger 12, configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and an exterior air flow FA1 to the passenger compartment, and at least a second heat exchanger 13, configured to thermally treat an interior air flow FA2, distinct from the exterior air flow FA1 , and which is intended to be sent into the passenger compartment of vehicle 1.
  • the compressor 11 is in particular an electrically controlled compressor 11. Particularly, the compressor 11 is interposed between the second heat exchanger 13 and the first heat exchanger 12 so as to be arranged upstream of the first heat exchanger 12 along the direction of circulation of the cooling fluid.
  • the first heat exchanger 12 is configured to be used as a condenser or as an evaporator depending on the operating mode of the refrigerant fluid circuit 101 operated, that is to say in particular depending on whether an air conditioning mode or a mode heating is implemented.
  • the first heat exchanger 12 can be equipped with a bottle.
  • the refrigerant fluid circuit 101 may comprise a bottle placed upstream of the first heat exchanger 12, in particular so as to be interposed between the compressor 11 and said exchanger.
  • the ventilation, heating and/or air conditioning installation 3 aims to ensure the cooling of the passenger compartment, that is to say when it operates in air conditioning mode
  • the second heat exchanger 13 is used as evaporator.
  • the first heat exchanger 12 and the second heat exchanger 13 operate in reverse of each other, that is to say that when the second heat exchanger 13 is used as an evaporator, the first heat exchanger 12 operates like a condenser and vice versa.
  • the refrigerant fluid which circulates in circuit 101 can thus present different states.
  • the refrigerant fluid enters the first heat exchanger 12 in the gaseous state, and, by thermal exchange with the exterior air flow FA1, emerges cooled and in the liquid state.
  • the refrigerant fluid enters the second heat exchanger 13 in the two-phase state, captures calories from the interior air flow FA2 sent to the passenger compartment in order to cool it and the refrigerant fluid emerges from the second heat exchanger 13 in the gaseous and heated state.
  • the refrigerant fluid circuit 101 also includes a secondary branch 111.
  • the secondary branch 111 diverges from the main branch 110 at a point of divergence, located between the first heat exchanger 12 and the second heat exchanger 13, according to the direction of circulation of the fluid refrigerant, and joins this same main branch 110 at a point of convergence located between the second heat exchanger 13 and the compressor 11.
  • the secondary branch 111 comprises a heat exchanger 14 thermally coupled to the electrical energy storage device 2 of the vehicle 1.
  • the heat exchanger 14 is arranged in parallel with the second heat exchanger 13 from the point of view of the refrigerant fluid.
  • the electrical storage device 2 is arranged close to, or advantageously in thermal contact with, the heat exchanger 14, so as to implement a heat exchange between the refrigerant fluid circulating in the secondary branch 111 and said storage device 2 electric, particularly to ensure cooling.
  • the heat exchanger 14 may comprise at least one plate and/or at least one flat tube in which the refrigerant fluid is intended to circulate.
  • the heat exchanger 14 can be thermally coupled to an additional fluid loop 50, in particular a refrigerant fluid.
  • the additional loop 50 comprises a pump 52 and an additional heat exchanger 51, which is thermally coupled with the storage device 2 as explained previously.
  • the additional heat exchanger 51 can be of the plate or tube type placed in contact with the storage device 2 and in particular has the function of “chiller”.
  • the heat treatment system 10 according to the invention can, in addition, comprise a first expansion member 15 and a solenoid valve 16, arranged upstream of the heat exchanger 14 in the direction of circulation of the refrigerant fluid.
  • the solenoid valve 16 are arranged on the secondary branch 111.
  • the solenoid valve 16 can be arranged upstream of the first expansion member 15 along the secondary branch 111 of the refrigerant fluid circuit 101.
  • the first expansion member 15 can be a thermostatic expansion valve, or TXV expansion valve, from the English acronym “Thermal expansion valve” or “Thermostatic expansion valve”.
  • the refrigerant fluid circuit 101 comprises a pressure or flow regulation valve 17, arranged on the secondary branch 111 downstream of the heat exchanger 14 in the direction of circulation of the refrigerant fluid.
  • the pressure regulation valve 17 can be of the electronic expansion type, in particular a ball valve or a needle valve, or even an electronic expansion system of the EXV type, also known under the name "Electronic expansion valve” in French. English.
  • the pressure regulation valve 17 has variable opening, that is to say it makes it possible to take a variable quantity of refrigerant fluid circulating in the main branch 110 of the circuit 101 to direct it towards the secondary branch 111 , and therefore towards the heat exchanger 14, so as to allow a variation in the temperature thereof. Variable opening of the control valve
  • the heat treatment system 10 may comprise a second expansion member 18, disposed upstream of the second heat exchanger 13. Particularly, the second expansion member 18 is interposed between the point of divergence and the second heat exchanger 13.
  • the fluid refrigerant circulating in a first portion of the main branch 110 of the circuit 101 between the compressor 11 and the second expansion member 18, is thus subjected to high pressure, while the refrigerant fluid circulating in a second portion of the main branch 110 of the circuit 101 between the second primary expansion member 18 and the compressor 11 is subjected to a low pressure, lower than the high pressure.
  • the heat treatment system 10 comprises a management system 20 for the heat treatment of the electrical energy storage device 2.
  • the management system 20 comprises hardware and/or software elements capable of implementing a management method 200 of the heat treatment of the electrical energy storage device 2 as explained below.
  • the hardware elements may comprise at least one sensor 21, 22, 23, in particular a temperature sensor, and a data processing unit 201, comprising at least one calculator, capable of receiving the measurements carried out by the at least one sensor 21, 22, 23.
  • the management system comprises a plurality of sensors 21, 22, 23.
  • the heat treatment system 10 also comprises a device for regulation 30, schematically illustrated in Figure 2, configured to control at least the regulation valve 17 and/or the compressor 11 as a function of the measurements resulting from all or part of said sensors 21, 22, 23, in particular so that the heat exchanger 14 implements a set temperature calculated in order to allow suitable cooling of the storage device 2, as explained below.
  • the processing unit 201 is able to receive measurements from the sensor(s) 21, 22, 23 and is configured to cooperate with the regulation device 30, in particular in order to transmit data and/or commands to be executed. at the level of the regulation valve 17 and/or the compressor 11.
  • the regulation device 30 is configured so as to control at least one degree, or level, of opening of the regulation valve 17, supplying the secondary branch 111, and therefore the heat exchanger 14, in refrigerant fluid, and/or a speed of the compressor 11, in other words a flow rate of the refrigerant fluid in the circuit 101.
  • the regulation device 30 can be partly included in the processing unit 201.
  • the regulation device 30 comprises a plurality of regulation means 300, each regulation means being able to act on at least one of the compressor 11 and/or the regulation valve 17.
  • a regulation means 300 can be a PI regulator, for “proportional, integral”, or a PID regulator, for “proportional, integral, derivative”.
  • the regulation device 30 and/or the heat treatment system 10 and/or the processing unit 201 may comprise at least one comparator 350, capable of comparing measured values, in particular temperature, with calculated values and/or or predefined values, recorded on one or more memory units, not shown, of the vehicle 1.
  • the invention also relates to a method 200 for managing the heat treatment of the electrical energy storage device 2, on the one hand, and a heat treatment method 100 of said storage device 2 on the other hand, illustrated in Figure 3.
  • the management method 200 according to the invention can also be considered as a method of operation or use of the management system 20 of the heat treatment of the storage device 2 as previously explained.
  • such a method can be considered as a method of operating or using a vehicle 1 equipped with such a management system 20 as well as a ventilation, heating and/or air conditioning installation 3 and, according to an exemplary embodiment, of a refrigerant fluid circuit 101 as explained above.
  • the management method 200 comprises a step E1 of measuring a temperature of the electrical energy storage device 2 Tbatt_m via at least one sensor.
  • a first sensor 21 performs at least one temperature measurement Tbatt_m of the electrical energy storage device 2 Tbatt.
  • Tbatt_m the temperature measurement
  • such a measurement may be an average of temperatures measured via a plurality of thermistors measuring the surface temperature of cells of the storage device 2.
  • the method also comprises, simultaneously or successively with the step E1 of measuring the temperature of the storage device 2, a step E6 of measuring a rotation speed R C om P _m of the compressor 1 1.
  • a measurement aims in particular to evaluate the importance of the thermal power that can be allocated for the thermal treatment of the electrical energy storage device 2 precisely as a function of the cooling power available on the scale of the refrigerant fluid circuit 101. .
  • Such a measurement can, for example, be carried out in real time or at regular time intervals.
  • the processing unit 201 executes a step E2 of determining a target temperature Tbatt_cibie corresponding to an optimal theoretical temperature to be reached by the electrical energy storage device 2.
  • the processing unit 201 then executes a step E3 of calculating a set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 to be reached by the latter so that the storage device 2 presents the determined target temperature Tbatt_cibie while optimizing the performance of the ventilation, heating and/or air conditioning installation 3 and/or the heat exchanger 14 as required.
  • the processing unit 201 then calculates the cooling power required at the heat exchanger 14 in order to ensure the cooling of the storage device 2 up to the previously determined target temperature Tbatt_cibie.
  • the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 is defined, in particular for default operation of the method according to the invention, as a function of the difference between the target temperature Tbatt_cibie and the measured temperature Tbatt_m of the storage device 2.
  • set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 is also defined as a function of a limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 calculated as a function of the measured value of the storage device Tbatt_m and the rotation speed R C om P _m of the compressor 11.
  • the limiting temperature threshold TEch_target min of the heat exchanger 14 corresponds to a minimum temperature below which the temperature of the heat exchanger 14 must not fall in order not to affect undesirable manner the heat treatment of the passenger compartment.
  • the limiting temperature threshold TEch_cible min of the heat exchanger 14 is thus a limitation of the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 aimed at limiting the cooling power required at the level of the heat exchanger 14 in order to ensure the cooling of the storage device 2, in other words slow down the heat treatment of said device, in order to limit the impact observed on the heat treatment of the passenger compartment.
  • the target temperature of the storage device 2 remains identical regardless of the desired performance in the passenger compartment, but, due to the limitation imposed, the time necessary to reach said target temperature is extended.
  • the limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 is thus variable and depends on the conditions of use of the vehicle.
  • the rotation speed R C om P _m of the compressor 11 makes it possible in particular to evaluate whether the vehicle is in a phase for which the performance of the heat treatment of the passenger compartment is a priority or not.
  • the measured temperature Tbatt_m of the storage device 2 makes it possible to define whether the temperature thereof is acceptable or not, as further explained below, to what extent heat treatment is necessary and whether the measured temperature is likely to generate damage.
  • the limiting temperature threshold Tech, min target may be minimal.
  • “normal conditions” is meant here conditions not representing extreme stress on said installation 3, not requiring operation of the compressor 11 at a high, extreme or limit speed, as further explained below, and/or for which the heat treatment needs of the passenger compartment can be achieved without affecting the operation of the heat treatment of the storage device 2.
  • the limitation applied to the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 is then less restrictive and the temperature of TEch_cibie setpoint can take lower values since, under such conditions, a significant demand on the cooling power for the thermal treatment storage device 2 is not likely to negatively affect the thermal treatment of the passenger compartment.
  • the limiting temperature threshold TEch_cibie min can then be of the order of 15°C.
  • the limiting temperature threshold Tech, .min target can be fixed and corresponds to the minimum value of the authorized threshold.
  • the value of the limiting temperature threshold Tech, .target min can then be more restrictive and higher.
  • the limiting temperature threshold TEC ..target min may have a higher value, for example of the order of 35°C, than if said difference is significant, c that is to say in a case where the storage device 2 presents a strong heating, in which case the limiting temperature threshold TEch_cibie min may have a lower value, for example closer to 15 or 20°C. It is understood that the definition of a “small” or “large” difference between the target temperature Tbatt_cibie and the measured temperature Tbatt_m of the storage device 2 can be defined on the basis of the knowledge of those skilled in the art and/or be predefined by the manufacturer or by a technician working on the vehicle.
  • the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 to be implemented can initially be defined as a function of the measured value of the storage device Tbatt_m and , if it is detected that such setpoint temperature is strictly lower than the limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14, calculated simultaneously or subsequently, the setpoint temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 is adjusted to be limited by said threshold, it that is to say so as to be equal to said threshold.
  • the setpoint temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 to be implemented can be directly defined so as to take into account the limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 as explained previously.
  • the implementation of such a limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 during the calculation step E3 of the set temperature of the heat exchanger TEch_cibie is indirectly comparable to a limitation of such a temperature as a function of a variable temperature gradient ATech_batt depending on the operating conditions of the vehicle.
  • Said temperature gradient ATech_batt corresponds to a difference, that is to say a difference, in temperature between the measured temperature Tbatt_m of the electrical energy storage device 2 and the set temperature Tech_cibie to be reached by the heat exchanger 14.
  • the greater the ATech_batt temperature gradient the more sudden the cooling applied to the storage device 2.
  • the method may comprise a step E21 of comparing the measured temperature Tbatt_m of the electrical energy storage device 2 with an authorized limit temperature TBatt im of the storage device 2, predefined, corresponding to a temperature beyond which premature wear and damage of the storage device 2 are observed.
  • the limitation of the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger by the limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 can then be conditioned on the result of such a comparison.
  • the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 is not limited by limiting temperature threshold TEC. _min target when the measured temperature TBatt_m is greater than or equal to the authorized limit temperature TBattjim of storage device 2.
  • the processing unit 201 and/or the regulation device 30, for example at least one of the comparators 350, can execute such a step of comparing E21 of the measured temperature Tbatt_m of the electrical energy storage device 2 with the authorized limit temperature Bbatt im predefined.
  • the authorized limit temperature TBattjim can be predefined by the manufacturer or set by any vehicle system capable of cooperating with the storage device 2, in particular so as to limit or interrupt its operation in the event of overheating.
  • the authorized limit temperature TBattjim can be greater than 50°C, for example of the order of 50 to 55°C, in particular of the order of 53 or 54°C.
  • the comparison step E21 may comprise a sub-step of comparing the measured temperature Tbatt_m of the electrical energy storage device 2 with a range of acceptable operating temperatures of the storage device TBatt_ok, corresponding to a range operating temperatures authorized storage device, without heating of the storage device or with tolerable heating of it.
  • the limitation of the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger by the limiting temperature threshold TEch_cibie_min of the heat exchanger 14 is applied when it is detected that the measured temperature Tbatt_m of the electrical energy storage device 2 is included in such a range of acceptable temperatures.
  • the range of acceptable temperatures is strictly lower than the authorized limit temperature TBatt im of the storage device 2.
  • the range of acceptable temperatures TBatt_ok can be of the order of 40 to 50°C, that is to say for example for a storage device 2 for which a performance defect is observed below 40°C and damage is observed above 55°C.
  • the heat treatment power can then be devoted mainly to the electrical energy storage device 2, to the detriment of the comfort of the user and the heat treatment of the passenger compartment only when heating of said device is noted.
  • storage 2 considered extreme, such that it would necessarily result in irreversible damage.
  • the set temperature of the heat exchanger TEch_cibie is calculated without taking into consideration the limiting temperature threshold TEch_cibie_min of the heat exchanger 14 and the set temperature of the heat exchanger TEch_cibie can be lowered further, that is to say below the limiting temperature threshold TEch_cibie_min, to correct observed heating of the electrical energy storage device 2.
  • the set temperature of the heat exchanger TEch_cibie is then calculated only as a function of the measured temperature Tbatt_m of the storage device 2. This results in a greater temperature gradient ATech_batt, not limited, than what was explained previously, which can for example amount to deviations strictly greater than 15°C, or even 20°C or even 30°C.
  • the measured temperature Tbatt_m of the electrical energy storage device 2 is not critically high, that is to say that it is strictly lower than the authorized limit temperature TBatt im, for example that its operation is acceptable
  • the heat treatment of the electrical energy storage device 2 is limited, and by extension that the temperature gradient ATech_batt is also limited so as to favor the heat treatment of the passenger compartment before the heat treatment of the storage device 2 of electrical energy.
  • the observed ATech_batt temperature gradient can, for example, be strictly less than 10°C, for example of the order of 5°C so as to implement moderate heat treatment of the storage device 2 n having no impact on the comfort of the passenger compartment.
  • the management method 200 according to the invention thus advantageously makes it possible to adapt the cooling power required at the level of the storage device 2 in order to requisition only the power necessary to lower the temperature of said device towards the target temperature Tbatt_cibie.
  • the impact conventionally observed on the ventilation, heating and/or air conditioning installation 3 is reduced unlike conventional heat treatment processes operating according to an all or nothing principle, that is to say according to an ON/OFF system requiring significant cooling powers in order to respond to extreme heating of the storage device 2.
  • conventionally heat treatment systems can operate according to all-or-nothing principles, or “ON/OFF”, in which the cooling of the storage device 2 can be completely omitted as long as it does not exceed a predefined temperature. , after which a significant and sudden cooling, that is to say with a significant temperature gradient, of the storage device is triggered to the detriment of the heat treatment of the passenger compartment.
  • ON/OFF all-or-nothing principles
  • the method and the management system according to the invention conversely, make it possible to define a more refined, scalable set temperature of the heat exchanger, which adapts to the circumstances relating to the energy storage device 2 electrical as well as those of the heat treatment of the passenger compartment.
  • the cooling of the heat treatment device is thus more gradual and more homogeneous when heating of the storage device 2 is considered acceptable and not likely to cause damage, while sudden cooling, that is to say without limitation of the lowering of the temperature of the heat exchanger 14 and therefore without limitation of the temperature gradient ATech_batt, is only implemented in cases of extreme necessity, for example when the measured temperature Tbatt_m is such that heat exchanger systems security conventionally embedded in the vehicle are about to block or limit functions of the vehicle to protect the storage device 2.
  • the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14, the limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 and, by extension, the temperature gradient ATech_batt observed are advantageously defined by so as to be scalable depending on the circumstances relating to the passenger compartment and the electrical energy storage device 2, as described above.
  • “evolving” we mean that these are updated or defined in real time or at intervals of predefined time, for example at each calculation time step, depending on the measurements received by the processing unit 201.
  • the management method 200 can be refined so as to take into consideration more precisely the thermal treatment of the passenger compartment and thus define the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 more precisely.
  • the method can, in addition, comprise a step E4 of measuring a temperature THEx_m of at least one heat exchanger, in particular a heat exchanger implementing a heat exchange with a flow of air sent towards the passenger compartment, and a step E5 of evaluating a level of performance of said heat exchanger.
  • the limiting temperature threshold TEch_cibie_min of the heat exchanger 14 can then be adjusted E52 so as to be defined as a function of the temperature THEx_m of the at least one heat exchanger 13 when the performance level of the latter is less than a minimum required level of performance, predetermined.
  • the heat exchanger considered is the second heat exchanger 13, involved in the heat treatment of the interior air flow FA2, sent to the passenger compartment and operating as an evaporator within the installation 3 of ventilation, heating and/or air conditioning.
  • the measurement of the temperature THEx_m of the second heat exchanger 13 can, for example, be carried out by a second sensor 23, the latter measuring in particular a temperature of the air leaving said exchanger or measuring a surface temperature of the exchanger, for example by means of a sensor placed on a fin of said exchanger.
  • the evaluation E5 of the performance level of the second heat exchanger 13 can be carried out by comparison, by the processing unit 201 and/or a comparator 350, between the measured temperature THEx_m of the second heat exchanger 13 and a set temperature THEx_cibie that the second heat exchanger 13 must implement in order to obtain a desired temperature Thab by the user in the passenger compartment.
  • the method can include a comparison sub-step E51 between the measured temperature THEx_m of the second heat exchanger 13 and said set temperature THEx_cibie, the latter being able to be calculated and/or stored on a memory unit by the management system or by any system relating to the ventilation, heating and/or air conditioning installation 3 included in the vehicle.
  • step E5 can, at least in part, be carried out simultaneously with measurement step E1 and/or with comparison step E21 and/or with determination step E2 of the target temperature Tbatt_cibie of the storage device 2.
  • the performance level can be defined in percentages or, alternatively, according to a binary system in which a performance level of the second heat exchanger 13 is considered to be achieved or not.
  • the performance level of the second heat exchanger can, for example, be defined as being lower than a minimum required performance level when the measured temperature THEx_m differs from the value of the set temperature. For example, we can consider that the level of performance is acceptable when the measured temperature THEx_ m differs from the set temperature by ⁇ 3°C, or even ⁇ 2°C, or even ⁇ 1.5°C or even ⁇ 1° VS .
  • the management method 200 thus makes it possible to adapt the operation of the heat treatment system 10 in order to further prioritize the cooling of the passenger compartment when the performance of the second heat exchanger 13 is judged to be lower than a prerequisite performance threshold without completely interrupting the heat treatment of the electrical energy storage device 2.
  • a such a principle can in particular have the function of confirming data relating to the situation of the passenger compartment, in particular the measured rotation speed Rcom P _m of the compressor 11. Such a situation can, for example, be observed when starting the vehicle, particularly in the event of high ambient temperatures outside the vehicle.
  • the limitation of the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger as a function of the measured temperature THEx_m can be implemented by the processing unit 201 and makes it possible to impose a limit on the power of cooling requisitioned at the level of the heat exchanger 14 for the thermal treatment of the electrical energy storage device 2 when the situation requires it, in particular when the performance of the thermal treatment of the passenger compartment is likely to be compromised and/or when the cooling power required for the heat treatment of the passenger compartment is significant.
  • the limiting temperature threshold Tech. _target_min can be defined as a function of operating temperature limit values of the second heat exchanger 13, such as a minimum operating temperature aimed at preventing a risk of icing of the second heat exchanger 13.
  • a minimum temperature of operation can be of the order of 3°C.
  • the method according to the invention can optionally comprise a comparison step E61 of the rotation speed R C om P _m measured with a maximum rotation speed R C om P _max of the compressor and/or a limit rotation speed Rcom P _iim, predefined, for example imposed by the manufacturer.
  • maximum speed a rotation speed higher than a compressor 11 considered is able to implement and by "limit speed” a highest speed authorized by the vehicle 1 or any system of the vehicle 1 able to cooperate with said compressor 11, for example for reasons of heating or noise generated by it.
  • the limit rotation speed R C om P _iim is strictly lower than the maximum rotation speed Rcomp_ _max-
  • the process can then be configured so that the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 is not limited by the limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 when the rotation speed R C om P _m of the compressor 11 is strictly lower than the maximum rotation speed R C om P _max of the compressor and/or the limit rotation speed Rcompjim.
  • Such a situation can in particular be observed in cases of “normal” use of the ventilation, heating and/or air conditioning installation 3 as described above.
  • the limitation TEch_cibie min implemented by the limiting temperature threshold TEC ..target min of the heat exchanger 14 can be lifted when it is detected that the compressor is not operating at maximum its performance and the target temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 to be achieved is only defined as a function of the difference between the target temperature Tbatt_cibie and the measured temperature Tbatt_m of the storage device 2.
  • the rotation speed R C om P _m of the compressor 11 is thus representative of the need or not for cooling power at the level of the heat treatment of the passenger compartment and can, in addition, allow a determination of the importance of such a need.
  • a similar principle can be applied mutatis mutandis for ranges of predefined rotation speed values representative of different operating situations of the compressor 1 1, in particular such as the
  • the performance of the heat exchanger implementing the heat treatment of the passenger compartment in this case the second heat exchanger 14, can conventionally be regulated by the variation in the rotation speed of the compressor 1 1 included in the circuit 101 of refrigerant fluid, the rotation speed being able in particular to be increased when the necessary cooling power is insufficient at said heat exchanger. It follows that, if it is found that cooling power can still be allocated to the heat treatment of the passenger compartment via the regulation of the speed of the compressor 1 1, it is not necessary to limit the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 in order to reduce the importance of the cooling power implemented at the level of the storage device 2.
  • Such a principle extends mutatis mutandis to the resulting temperature gradient ATech_batt, so that, when the measured rotation speed of the compressor R C om P _m is strictly lower than the maximum rotation speed R C om P _max and/or at the speed rotation limit Rcompjim of it, the observed ATech_batt temperature gradient is not limited and can present high temperatures as explained previously, for example greater than 10°C, even 20°C or even 30°C, corresponding to a significant cooling power at the level of the storage device 2, since the refrigerant circuit is capable of providing additional cooling power, if necessary, to the second heat exchanger 13 for the heat treatment of the passenger compartment via the compressor 11.
  • the management method can be configured so as to define the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 as a function of a driving mode and/or as a function of a state of at least an engine of vehicle 1.
  • the driving modes are, for example, relating to classic driving modes of the “comfort”, “normal” or “sporty” type.
  • the state of the at least one engine can be relative, in particular its running or stopping, or even a situation called "power latch" in English, corresponding to a period of time elapsed between switching off the contact and stopping of the vehicle's computers 1 during which the heat treatment of the passenger compartment is no longer necessary and only the heat treatment of the storage device 2 is implemented.
  • the management method 200 can then comprise a detection step E7 of a state of at least one engine of the vehicle 1 and/or of a driving mode set in motion. implemented by the vehicle 1, then a sub-step E71 of adjustment of the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 as a function of the data relating to such a state and/or mode.
  • the present invention also extends to a heat treatment method 100 of the electrical energy storage device 2 of the vehicle 1.
  • Such a method comprises the steps of the management method 200 such as explained previously, then at least one control step E8 of the compressor 11 and/or the regulation valve 17 so that the heat exchanger 14 implements the calculated setpoint temperature TEch_cibie.
  • the regulation device 30 is able to control, and therefore modify, the rotation speed of the compressor 11 and/or a level, or degrees, of opening of the regulation valve 17 according to needs.
  • the control step E8 can thus comprise, initially, a sub-step E81 of calculating a set rotation speed value Rcom P _cibie of the compressor 11 and/or the level, or degrees, of opening Ovalve_target setpoint of the regulation valve 17 to be implemented so that the heat exchanger 14 reaches the desired setpoint temperature TEch_cibie.
  • the level, or degrees, of opening O V aive_cibie can be defined as a percentage of a maximum opening capacity of the regulating valve 17.
  • a similar principle can extend relative to the target temperature THEx_cibie of the second heat exchanger 13, in order to define the set rotation speed R C om P _cibie to be implemented by the compressor 11.
  • the set rotation speed R C om P _cibie of the compressor 11 can be determined using a Proportional/integral regulator 44, on the basis of an error calculation between the desired set temperature of the heat exchanger 13 THEx_cibie and the measured temperature THEx_m.
  • the set opening level O V aive_cibie of the regulation valve 17 can then be determined using a Proportional/integral regulator 44, on the basis of an error calculation between the set temperature TEch_cibie of the exchanger heat 14, allowing the thermal treatment of the electrical energy storage device 2, and the measured temperature of the heat exchanger 14.
  • the processing unit 201 then transmits, during a transmission sub-step E82, the set rotation speed value R C om P _cibie of the compressor 11 and/or the opening level O V aive_cibie setpoint of the regulation valve 17 to be implemented in the regulation device 30 which controls the compressor 11 and/or the regulation valve 17 in order to apply such values.
  • the heat treatment process 100 can be implemented so as to be able to measure, concomitantly with its execution, the rotation speed R C om P _m of the compressor 11 and/or the opening level of the regulation valve 17 0 V aive_m implemented, for example in real time or at a predetermined time interval, by the heat treatment system 10 during the execution of said process.
  • such data can be received by the processing unit 201 which then performs the calculations as previously explained and then compares the rotation speed of the compressor 11 and/or the opening level of the regulation valve 17 measured Rcomp_rTi , Ovaive_m with the calculated values Rcomp_cibie, Ovaive_cibie, to be implemented prior to the transmission of a command to the regulation device 30 so as to only transmit a command to be executed to the compressor 11 and/or to the regulation valve only when such different values.
  • the set temperature TEch_cibie to be implemented by the heat exchanger 14 is calculated via the management method 200 according to the invention.
  • a first regulation means 301, included in the plurality of regulation means 300 of the device regulation 30, can control the regulation valve 17 in order to adjust the opening level and/or a second regulation means 302 included in this same plurality of regulation means 300, can adjust the rotation speed of the compressor 11 as needed so that the heat exchanger 14 reaches such a set temperature.
  • a second mode of operation when the compressor 11 is at its maximum capacity, that is to say when it is at its maximum rotation speed R C om P _max or limit Rcompjim, if the temperature of the passenger compartment is not that desired by the user, that is to say here that the second heat exchanger 13 is not at the required performance level, then priority is given to cooling the passenger compartment.
  • the heat treatment of the storage device 2 is maintained to a lesser extent and the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 to be reached by it is limited by the limiting temperature threshold TEch_cibie min of the heat exchanger 14 calculated as a function of the measured value of the storage device Tbatt_m and the rotation speed R C om P _m of the compressor 11 as described above.
  • the resulting ATech_batt temperature gradient observed is then also limited, for example to values strictly lower than 10°C, or even 5°C.
  • the cooling power allocated to the heat exchanger 14 is then regulated by adjusting the opening of the regulation valve 17.
  • a third regulation means 303 included in the plurality of regulation means 300, can regulate the level of opening O V aive_cibie of the regulation valve 17 so that most of the cooling power is retained on the main branch 110 of the circuit 101 and thus on the heat treatment of the passenger compartment.
  • the temperature of the storage device 2 can then be reduced to more suitable values depending on the importance of the difference measured between the threshold temperature and the measured temperature while maintaining priority on cooling the passenger compartment.
  • the limiting temperature threshold TEch_cibie min and consequently, the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 and the resulting gradient can in particular be scalable according to need.
  • the more the electrical storage device 2 is heated that is to say the closer it approaches the authorized limit temperature TBatt im, the more it will require significant cooling.
  • the temperature of the heat exchanger 14 is then lowered in order to allow greater cooling.
  • the limiting temperature threshold Tech. _min target can then be lowered to allow a greater temperature gradient.
  • a third mode of operation if the temperature of the electrical energy storage device 2 continues to heat up beyond the authorized limit temperature TBattjim, for example beyond 53 or 54°C, the limitation is lifted and priority shifts to the heat treatment of storage device 2.
  • a fourth mode of operation when the compressor 11 operates at a speed lower than its maximum speed R C om P _max or its limit speed R C om P jim.
  • cooling power is then still available for the heat treatment and the limitation of the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 can be lifted in order to implement the necessary heat treatment at the level of the electrical energy storage device 2.
  • the resulting temperature gradient AEch_batt observed is then not limited and can be significant, for example strictly greater than 10°C, or even 20°C or even 30°C, in particular of the order of 35°C.
  • the priority remains the treatment of the passenger compartment in order to maintain user comfort but the heat treatment of the storage device 2 is adapted by lifting the imposed limitation.
  • the rotation speed of the compressor 11 being lower than the maximum speed or the limit speed, the refrigerant circuit has cooling power in reserve and the limitation can then be removed.
  • the regulation device 30 can then adjust the temperature of the second heat exchanger 13 by modifying the rotation speed of the compressor 11 and/or adjusting the temperature of the heat exchanger 14 by modifying the rotation speed of the compressor 11 and/or by modifying the opening level of the regulation valve 17.
  • Figure 4 illustrates an example of operation of a vehicle according to the invention in a unlocking situation.
  • the curves illustrated represent in particular the changes in set temperatures and the temperatures measured at the level of the heat exchanger 14, the storage device 2, and the second heat exchanger.
  • the curves further illustrate the measured temperature gradient AEch_batt, as explained previously, and the opening level 0 V aive_m of the regulation valve 17 measured in real time.
  • the cooling demand is essentially, if not entirely, oriented towards the heat treatment of the passenger compartment, and therefore towards the cooling of the second heat exchanger.
  • the compressor speed can then be maximum.
  • the cooling power demand of the storage device 2 increases.
  • the performance of the second heat exchanger 13 being lower than the required level, here due to the fact that the measured temperature THEx_m is much higher than the set temperature THEx_cibie of the second exchanger required to implement the desired cooling in the passenger compartment, the cooling power allocated to the heat exchanger 14 is limited.
  • such a limitation of the target temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 to be achieved results in a temperature gradient AEch_batt which is also limited, in particular to 15°C after 10 minutes.
  • the opening level of the control valve can be gradually adjusted so that the measured temperature TEch_m of the heat exchanger slowly approaches the calculated target temperature TEch_cibie, which it must achieve.
  • the limitation of the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14 to be reached, and by extension of the temperature gradient AEch_batt is lifted when the measured temperature Tbatt_m of the storage device 2 is greater than or equal to the authorized limit temperature TBattjim of the device storage 2, here for example set at 51 °C. In the example illustrated, such an overrun is observed in particular between 6 and 11 minutes or between 17 and 22 minutes.
  • the temperature gradient AEch_batt is then greater and can present temperatures higher than 20°C, or even 25°C depending on the need in order to concentrate the cooling power towards the electrical energy storage device 2.
  • the set temperature TEch_cibie of the heat exchanger 14, not shown, and therefore the temperature gradient AEch_batt, are adjusted via the opening level Ovalve_target imposed on the regulation valve 17, so that the higher the temperature measured TBatt_m of the battery increases, the greater the temperature gradient AEch_batt authorized.
  • the cooling power can then be concentrated again towards the treatment thermal of the passenger compartment and the opening level O V aive_cibie of the regulation valve 17 can be reduced.
  • the second heat exchanger 13 presents a temperature THEx_m close, or even equal, to its target temperature THEx_cibie, in other words it presents performance at a suitable level.
  • the rotation speed of the compressor can then be reduced to values lower than its maximum rotation speed or its rotation limit speed.

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Abstract

Systèmes et procédés de gestion permettent simultanément d'assurer le traitement thermique affiné d'un dispositif de stockage (2) d'énergie électrique et d'un habitacle d'un véhicule (1) par l'intermédiaire d'un circuit commun (101) de fluide réfrigérant en assurant un contrôle affiné et évolutif du traitement thermique du dispositif de stockage (2) de sorte à pouvoir minimiser l'impact généré sur le refroidissement de l'habitacle et ainsi garantir un confort optimal pour un utilisateur du véhicule (1).

Description

TITRE : Système et procédé de gestion thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique d’un véhicule automobile
L’invention concerne un procédé et un système de gestion du traitement thermique d’un dispositif de stockage d’un véhicule automobile. L’invention concerne également un procédé et un système de traitement thermique dudit dispositif de stockage. L’invention porte encore sur un véhicule automobile équipé desdits système et/ou mettant en œuvre les procédés mentionnés.
Classiquement, les véhicules à motorisation hybride ou électrique sont équipés d’un système de refroidissement d’un dispositif de stockage d’énergie électrique alimentant au moins un élément, notamment un moteur, de la chaîne de traction électrique du véhicule en énergie électrique. En effet, les différents modules ou cellules composant un tel dispositif de stockage, aussi appelé « batterie » ou « pack battery », supportant mal les changements trop importants de température, il est essentiel d’en assurer un refroidissement performant au risque d’en provoquer une usure prématurée.
Classiquement, un système de refroidissement met en œuvre un circuit de fluide réfrigérant qui est associé à une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un habitacle du véhicule permettant de traiter thermiquement un flux d’air extérieur au véhicule se dirigeant vers l’habitacle. Un tel circuit permet ainsi d’une part de chauffer et/ou de refroidir le flux d’air envoyé à l’intérieur de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et, d’autre part, d’assurer la régulation thermique, notamment le refroidissement, du dispositif de stockage. De par la double fonctionnalité du circuit de fluide réfrigérant, le refroidissement du dispositif de stockage d’énergie électrique peut être amené à impacter les performances de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et inversement, particulièrement lorsque le refroidissement de l’habitacle et du dispositif de stockage sont simultanément ordonnés. Il en résulte notamment un fonctionnement peu précis et non optimisé du refroidissement du dispositif de stockage d’énergie électrique et de l’habitacle nécessitant de privilégier l’un de ces refroidissements au détriment de l’autre.
L’invention s’inscrit dans ce contexte et vise à fournir un système et un procédé de gestion du traitement thermique du dispositif de stockage remédiant aux inconvénients ci-dessus. En particulier, l’invention vise à assurer un contrôle affiné du refroidissement du dispositif de stockage et de la température de l’habitacle de sorte à minimiser l’usure du dispositif de stockage tout en optimisant le confort du ou des passager(s) du véhicule.
L’invention concerne un procédé de gestion du traitement thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique d’un véhicule automobile équipé d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation dont un circuit de fluide réfrigérant comprend au moins un échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle, un compresseur, un échangeur de chaleur configuré pour mettre en œuvre, directement ou indirectement, un échange thermique entre le fluide réfrigérant et au moins un dispositif de stockage d’énergie électrique du véhicule, et une valve de régulation de pression. Le procédé comprend :
- une étape de mesure d’une température du dispositif de stockage d’énergie électrique par l’intermédiaire d’au moins un capteur et une étape de mesure d’un régime de rotation du compresseur;
- une étape de détermination d’une température cible, correspondant à une température théorique optimale à atteindre par le dispositif de stockage;
- une étape de calcul d’une température de consigne de l’échangeur de chaleur à atteindre par celui-ci afin que le dispositif de stockage présente la température cible déterminée et afin d’optimiser les performances de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et/ou de l’échangeur de chaleur selon le besoin, la température de consigne de l’échangeur de chaleur étant définie en fonction de la différence entre la température cible et la température mesurée du dispositif de stockage et en fonction d’un seuil limitatif de température de l’échangeur de chaleur calculé en fonction de la valeur mesurée du dispositif de stockage et du régime de rotation du compresseur.
Le procédé peut comprendre une étape de comparaison de la température mesurée du dispositif de stockage d’énergie électrique avec une température limite autorisée du dispositif de stockage, prédéfinie, correspondant à une température au-delà de laquelle une usure prématurée et des dommages du dispositif de stockage sont constatés, la température de consigne de l’échangeur de chaleur n’étant pas limitée par le seuil limitatif de température de l’échangeur de chaleur lorsque la température mesurée est supérieure ou égale à la température limite autorisée du dispositif de stockage.
Le procédé peut comprendre une étape de mesure, par au moins un capteur, d’une température de l’au moins un échangeur thermique et une étape d’évaluation d’un niveau de performances dudit au moins un échangeur thermique, le seuil limitatif de température de l’échangeur de chaleur pouvant être ajusté de sorte à être défini en fonction de la température de l’au moins un échangeur thermique lorsque le niveau de performances de l’au moins un échangeur thermique est inférieur à un niveau minimum de performance requis, prédéterminé. Notamment, l’étape d’évaluation du niveau de performance de l’au moins un échangeur thermique peut comprendre une sous-étape de comparaison entre une température mesurée de l’au moins un échangeur thermique et une température de consigne de l’au moins un échangeur thermique, calculée, à atteindre afin d’obtenir une température désirée par un usager dans l’habitacle, le niveau de performance pouvant être défini comme étant inférieur au niveau minimum de performance requis lorsque la température mesurée diffère de la valeur de la température de consigne ± 3°C, voire ± 2°C.
Le procédé peut comprendre une étape de comparaison du régime de rotation mesuré avec un régime maximal de rotation du compresseur et/ou un régime limite de rotation, prédéfini, la température de consigne de l’échangeur de chaleur n’étant pas limitée par le seuil limitatif de température de l’échangeur de chaleur lorsque le régime de rotation du compresseur est strictement inférieur au régime maximal de rotation du compresseur et/ou au régime limite de rotation.
Le procédé peut comprendre une sous-étape de détection d’un état du véhicule, notamment d’un état d’au moins un moteur du véhicule, et/ou d’un mode de conduite mis en œuvre par le véhicule, et une sous-étape d’ajustement de la température de consigne de l’échangeur de chaleur en fonction dudit état et/ou dudit mode.
L’invention concerne également un procédé de traitement thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique d’un véhicule automobile équipé d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, le procédé comprenant l’ensemble des étapes du procédé de gestion selon l’invention, puis au moins une étape de commande du compresseur et/ou de la valve de régulation de sorte à ce que l’échangeur de chaleur mette en œuvre la température de consigne calculée. L’invention concerne encore un système de gestion du traitement thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique pour un véhicule automobile, le système comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en œuvre le procédé de gestion selon l’invention, les éléments matériels comportant au moins un capteur, notamment au moins un capteur de température et une unité de traitement de données apte à recevoir des mesures de l’au moins un capteur et configurée pour coopérer avec au moins un dispositif de régulation du véhicule, apte à commander la valve de régulation et/ou le compresseur.
L’invention concerne encore un système de traitement thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique d’un véhicule, le système comprenant au moins un système de gestion selon la revendication précédente et le système de traitement thermique comprenant en outre :
- un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un premier échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur au véhicule et un deuxième échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle, le circuit comprenant, en outre, un compresseur;
- un échangeur de chaleur configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et au moins un dispositif de stockage d’énergie électrique du véhicule, l’échangeur de chaleur étant monté en parallèle du deuxième échangeur thermique;
- une valve de régulation de pression ou de débit de fluide réfrigérant;
- un dispositif de régulation configuré pour commander la valve de régulation et/ou le compresseur de sorte à ce que l’échangeur de chaleur mette en œuvre la température de consigne calculée .
L’invention s’étend également à un véhicule automobile à motorisation hybride ou électrique comprenant au moins un dispositif de stockage d’énergie électrique, notamment un dispositif de stockage d’énergie électrique apte à alimenter au moins un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule, et au moins une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, le véhicule étant, en outre, équipé d’un système de gestion et/ou d’un système de traitement thermique selon l’invention.
L’invention peut encore s’étendre à un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur pour mettre en œuvre les étapes du procédé de gestion et/ou pour mettre en œuvre les étapes du procédé de traitement thermique selon l’invention lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. Alternativement, l’invention peut s’étendre à un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support de données lisible par un ordinateur et/ou exécutable par un ordinateur, celui-ci comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par l’ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les procédés selon l’invention.
L’invention peut encore s’étendre à un support d’enregistrement de données, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme de mise en œuvre du procédé selon l’invention ou sur un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre au moins l’un des procédés exposés plus haut.
L’invention concerne enfin un signal d'un support de données portant le produit programme d'ordinateur tel qu’exposé précédemment. D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, à titre indicatif et non limitatif, en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
La figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d’un véhicule équipé d’un système de gestion du traitement thermique et d’un système de traitement thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique.
La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d’un dispositif de régulation équipant le véhicule.
La figure 3 est un ordinogramme d’un exemple d’exécution d’un procédé de gestion du traitement thermique et d’un procédé de traitement thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique.
La figure 4 est un diagramme illustrant une situation de déchambrage d’un véhicule équipé des systèmes selon l’invention.
La figure 5 est une représentation schématique d'un mode de réalisation alternatif d’un véhicule équipé d’un système de gestion du traitement thermique et d’un système de traitement thermique d’un dispositif de stockage d’énergie électrique.
Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un véhicule 1 automobile équipé d’un mode de réalisation d’un système de traitement thermique 10, notamment de refroidissement, d’un dispositif de stockage 2 d’énergie électrique dudit véhicule 1. Particulièrement, le véhicule 1 peut être à motorisation hybride ou électrique. Le véhicule 1 peut être de toute nature, c’est-à-dire qu’il peut s’agir d’un véhicule particulier, d’un véhicule utilitaire, d’un camion ou d’un bus. Egalement, le véhicule 1 peut être un véhicule autonome ou non autonome. Le dispositif de stockage 2 d’énergie électrique, aussi qualifié de «batterie », « module de batterie » ou encore « pack battery » en anglais, peut notamment être destiné à alimenter un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule 1 , tel qu’un moteur électrique, il comprend notamment au moins une cellule de batterie.
Le véhicule 1 comprend également une installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de l’habitacle permettant le traitement thermique d’un flux d’air envoyé vers un habitacle du véhicule 1 de sorte à chauffer ou refroidir celui-ci.
De manière générale, le système de traitement thermique 10 comprend un circuit 101 de fluide réfrigérant, notamment un fluide diphasique, qui est destiné à mettre en œuvre, à un instant donné, le traitement thermique d’un habitacle du véhicule 1 , par l’intermédiaire de l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de l’habitacle, et/ou le traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique du véhicule 1 . On entend ici par « fluide réfrigérant » un fluide apte à mettre en œuvre le traitement thermique, direct ou indirect, d’un composant à traiter du véhicule.
Dans l’ensemble de la description ci-après, les termes « amont », « aval », « entrée» et «sortie » se réfèrent à un sens de circulation S1 du fluide réfrigérant dans le circuit 101 de fluide réfrigérant, illustré par des flèches à la figure 1 .
Le circuit 101 de fluide réfrigérant consiste en un circuit 101 fermé qui comprend au moins une branche principale 110 sur laquelle sont disposés un compresseur 11 , destiné à élever la pression du fluide réfrigérant, au moins un premier échangeur thermique 12, configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur FA1 à l’habitacle, et au moins un deuxième échangeur thermique 13, configuré pour traiter thermiquement un flux d’air intérieur FA2, distinct du flux d’air extérieur FA1 , et qui est destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule 1. Le compresseur 11 est notamment un compresseur 11 à commande électrique. Particulièrement, le compresseur 11 est interposé entre le deuxième échangeur thermique 13 et le premier échangeur thermique 12 de sorte à être disposé en amont du premier échangeur thermique 12 le long du sens de circulation du fluide de refroidissement.
Le premier échangeur thermique 12 est configuré pour être utilisé en tant que condenseur ou en tant qu’évaporateur selon le mode de fonctionnement du circuit 101 de fluide réfrigérant opéré, c’est-à-dire notamment selon qu’un mode climatisation ou un mode chauffage est mis en œuvre. Par exemple, le premier échangeur thermique 12 peut être équipé d’une bouteille. Alternativement, le circuit 101 de fluide réfrigérant peut comprendre une bouteille disposée en amont du premier échangeur thermique 12, notamment de sorte à être interposée entre le compresseur 11 et ledit échangeur. Particulièrement, lorsque l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation vise à assurer le refroidissement de l’habitacle, c’est-à-dire lorsqu’elle fonctionne en mode climatisation, le deuxième échangeur thermique 13 est utilisé comme évaporateur. Classiquement, le premier échangeur thermique 12 et le deuxième échangeur thermique 13 présentent un fonctionnement inverse l’un de l’autre, c’est-à-dire que lorsque le deuxième échangeur thermique 13 est utilisé comme évaporateur, le premier échangeur thermique 12 fonctionne comme un condenseur et inversement.
Le fluide réfrigérant qui circule dans le circuit 101 peut ainsi présenter différents états. En mode climatisation, le fluide réfrigérant entre dans le premier échangeur thermique 12 à l’état gazeux, et, par échange thermique avec le flux d’air extérieur FA1 , en ressort refroidi et à l’état liquide. A l’inverse, le fluide réfrigérant entre dans le deuxième échangeur thermique 13 à l’état diphasique, capte des calories du flux d’air intérieur FA2 envoyé vers l’habitacle afin de refroidir celui-ci et le fluide réfrigérant ressort du deuxième échangeur thermique 13 à l’état gazeux et réchauffé.
Le circuit 101 de fluide réfrigérant comprend également une branche secondaire 111. La branche secondaire 111 diverge de la branche principale 110 en un point de divergence, situé entre le premier échangeur thermique 12 et le deuxième échangeur thermique 13, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant, et rejoint cette même branche principale 110 en un point de convergence situé entre le deuxième échangeur thermique 13 et le compresseur 11 .
La branche secondaire 111 comprend un échangeur de chaleur 14 couplé thermiquement au dispositif de stockage 2 d’énergie électrique du véhicule 1. L’échangeur de chaleur 14 est agencé en parallèle du deuxième échangeur thermique 13 du point de vue du fluide réfrigérant. Le dispositif de stockage 2 électrique est agencé à proximité, ou avantageusement en contact thermique, de l’échangeur de chaleur 14, de sorte à mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans la branche secondaire 111 et ledit dispositif de stockage 2 électrique, particulièrement afin d’en assurer le refroidissement. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l’échangeur de chaleur 14 peut comprendre au moins une plaque et/ou au moins un tube plat dans lequel le fluide réfrigérant est destiné à circuler.
Selon un mode de réalisation alternatif, illustré à la figure 5, l’échangeur de chaleur 14 peut être couplé thermiquement à une boucle additionnelle 50 de fluide, notamment de fluide réfrigérant. La boucle additionnelle 50 comprend une pompe 52 et un échangeur de chaleur additionnel 51 , lequel est thermiquement couplé avec le dispositif de stockage 2 tel qu’exposé précédemment. L’échangeur de chaleur additionnel 51 peut être du type plaque ou tube disposé au contact du dispositif de stockage 2 et a notamment fonction de « chiller ». Indépendamment du mode de réalisation mis en œuvre, le système de traitement thermique 10 selon l’invention peut, en outre, comprendre un premier organe de détente 15 et une électrovanne 16, disposés en amont de l’échangeur de chaleur 14 selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. Notamment, le premier organe de détente 15 et l’électrovanne
16 sont disposés sur la branche secondaire 111. Particulièrement, l’électrovanne 16 peut être disposée en amont du premier organe de détente 15 le long de la branche secondaire 111 du circuit 101 de fluide réfrigérant. A titre d’exemple non limitatif, le premier organe de détente 15 peut être un détendeur thermostatique, ou détendeur TXV, de l’acronyme anglais « Thermal expansion valve » ou « Thermostatic expansion valve ».
Additionnellement, le circuit 101 de fluide réfrigérant comprend une valve de régulation 17 de pression ou de débit, disposée sur la branche secondaire 111 en aval de l’échangeur de chaleur 14 selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. Par exemple, la valve de régulation 17 de pression peut être du type à détente électronique, notamment une valve à bille ou une vanne à pointeaux, ou encore un système détendeur électronique du type EXV, aussi connu sous le nom « Electronic expansion valve » en anglais. Avantageusement, la valve de régulation 17 de pression est à ouverture variable, c’est-à-dire qu’elle permet de prélever une quantité variable de fluide réfrigérant circulant dans la branche principale 110 du circuit 101 pour le diriger vers la branche secondaire 111 , et donc vers l’échangeur de chaleur 14, de sorte à permettre une variation de la température de celui-ci. L’ouverture variable de la valve de régulation
17 permet la variation de la pression en sortie de l’échangeur de chaleur 14 mais également de la température de celui-ci, et donc, indirectement, du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique. Egalement, le système de traitement thermique 10 peut comprendre un deuxième organe de détente 18, disposé en amont du deuxième échangeur thermique 13. Particulièrement, le deuxième organe de détente 18 est interposé entre le point de divergence et le deuxième échangeur thermique 13. Le fluide réfrigérant circulant dans une première portion de la branche principale 110 du circuit 101 comprise entre le compresseur 11 et le deuxième organe de détente 18, est ainsi soumis à une haute pression, tandis que le fluide réfrigérant circulant dans une deuxième portion de la branche principale 110 du circuit 101 comprise entre le deuxième organe de détente 18 primaire et le compresseur 11 est soumis une basse pression, inférieure à la haute pression.
En outre, le système de traitement thermique 10 comprend un système de gestion 20 du traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique. Le système de gestion 20 comprend des éléments matériels et/ou logiciels aptes à mettre en œuvre un procédé de gestion 200 du traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique tel qu’exposé ci-après. Notamment, les éléments matériels peuvent comprendre au moins un capteur 21 , 22, 23, notamment un capteur de température, et une unité de traitement 201 de données, comprenant au moins un calculateur, apte à recevoir les mesures effectuées par l’au moins un capteur 21 , 22, 23. De manière préférentielle, tel qu’exposé ci- après, le système de gestion comprend une pluralité de capteurs 21 , 22, 23.
Afin d’assurer un fonctionnement optimisé du refroidissement de l’habitacle même lorsqu’il est nécessaire de mettre en œuvre le refroidissement du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique, le système de traitement thermique 10 selon l’invention comprend également un dispositif de régulation 30, schématiquement illustré à la figure 2, configuré pour commander au moins la valve de régulation 17 et/ou le compresseur 11 en fonction des mesures issues de tout ou partie desdits capteurs 21 , 22, 23, notamment de sorte à ce que l’échangeur de chaleur 14 mette en œuvre une température de consigne calculée afin de permettre un refroidissement adapté du dispositif de stockage 2, tel qu’exposé ci-après. Autrement dit, l’unité de traitement 201 est apte à recevoir des mesures du ou des capteurs 21 , 22, 23 et est configurée pour coopérer avec le dispositif de régulation 30, notamment afin de lui transmettre des données et/ou des commandes à exécuter au niveau de la valve de régulation 17 et/ou du compresseur 11. Particulièrement, le dispositif de régulation 30 est configuré de manière à commander au moins un degré, ou niveau, d’ouverture de la valve de régulation 17, alimentant la branche secondaire 111 , et donc l’échangeur de chaleur 14, en fluide réfrigérant, et/ou un régime du compresseur 11 , autrement dit un débit du fluide réfrigérant dans le circuit 101. A titre d’exemple non limitatif, le dispositif de régulation 30 peut être en partie compris dans l’unité de traitement 201 .
Le dispositif de régulation 30 comprend une pluralité de moyens de régulation 300, chaque moyen de régulation étant apte à agir sur au moins l’un du compresseur 11 et/ou de la valve de régulation 17. Notamment, un tel moyen de régulation 300 peut être un régulateur PI, pour « proportionnel, intégral », ou un régulateur PID, pour « proportionnel, intégral, dérivé ».
Optionnellement, le dispositif de régulation 30 et/ou le système de traitement thermique 10 et/ou l’unité de traitement 201 peut comprendre au moins un comparateur 350, apte à comparer des valeurs mesurées, notamment de température, avec des valeurs calculées et/ou des valeurs prédéfinies, enregistrées sur une ou plusieurs unités de mémoire, non représentées, du véhicule 1 .
L’invention concerne également un procédé de gestion 200 du traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique, d’une part, et un procédé de traitement thermique 100 dudit dispositif de stockage 2 d’autre part, illustrés à la figure 3. Le procédé de gestion 200 selon l’invention peut également être considéré comme un procédé de fonctionnement ou d’utilisation du système de gestion 20 du traitement thermique du dispositif de stockage 2 tel que précédemment exposé. Alternativement, un tel procédé peut être considéré comme un procédé de fonctionnement ou d’utilisation d’un véhicule 1 équipé d’un tel système de gestion 20 ainsi que d’une installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et, selon un exemple de réalisation, d’un circuit 101 de fluide réfrigérant tel qu’exposé ci-dessus.
De manière générale, le procédé de gestion 200 comprend une étape de mesure E1 d’une température du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique Tbatt_m par l’intermédiaire d’au moins un capteur. Dans l’exemple illustré, un premier capteur 21 effectue au moins une mesure de température Tbatt_m du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique Tbatt. A titre d’exemple non limitatif, une telle mesure peut être une moyenne de températures mesurées par l’intermédiaire d’une pluralité de thermistances mesurant la température de surface de cellules du dispositif de stockage 2. Ces mesures sont ensuite transmises à l’unité de traitement 201 tel qu’exposé plus haut. De telles mesures peuvent être réalisées simultanément ou successivement les unes aux autres.
Le procédé comprend également, simultanément ou successivement à l’étape de mesure E1 de la température du dispositif de stockage 2, une étape de mesure E6 d’un régime de rotation RComP_m du compresseur 1 1 . Une telle mesure vise notamment à évaluer l’importance de la puissance thermique pouvant être allouée pour le traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique avec précision en fonction de la puissance de refroidissement disponible à l’échelle du circuit 101 de fluide réfrigérant. Une telle mesure peut, par exemple, être effectuée en temps réel ou à intervalle de temps régulier. Sur la base des mesures ainsi obtenues, l’unité de traitement 201 exécute ensuite une étape de détermination E2 d’une température cible Tbatt_cibie correspondant à une température théorique optimale à atteindre par le dispositif de stockage 2 d’énergie électrique.
L’unité de traitement 201 exécute ensuite une étape de calcul E3 d’une température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 à atteindre par celui-ci afin que le dispositif de stockage 2 présente la température cible déterminée Tbatt_cibie tout en optimisant les performances de l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et/ou de l’échangeur de chaleur 14 selon le besoin. Autrement dit, l’unité de traitement 201 calcule alors la puissance de refroidissement requise au niveau de l’échangeur de chaleur 14 afin d’assurer le refroidissement du dispositif de stockage 2 jusqu’à la température cible Tbatt_cibie préalablement déterminée. La température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 est définie, notamment pour un fonctionnement par défaut du procédé selon l’invention, en fonction de la différence entre la température cible Tbatt_cibie et la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2. La température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 est également définie en fonction d’un seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 calculé en fonction de la valeur mesurée du dispositif de stockage Tbatt_m et du régime de rotation RComP_m du compresseur 11. Le seuil limitatif de température TEch_cible min de l’échangeur de chaleur 14 correspond à une température minimale en deçà de laquelle la température de l’échangeur de chaleur 14 ne doit pas descendre afin de ne pas affecter de manière indésirable le traitement thermique de l’habitacle. Le seuil limitatif de température TEch_cible min de l’échangeur de chaleur 14 est ainsi une limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 visant à limiter la puissance de refroidissement requise au niveau de l’échangeur de chaleur 14 afin d’assurer le refroidissement du dispositif de stockage 2, autrement dit ralentir le traitement thermique dudit dispositif, afin de limiter l’impact observé sur le traitement thermique de l’habitacle. Ainsi, la température cible du dispositif de stockage 2 reste identique indépendamment des performances désirées dans l’habitacle, mais, du fait de la limitation imposée, le temps nécessaire à l’atteinte de ladite température cible est rallongé.
Le seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 est ainsi variable et dépend des conditions d’usage du véhicule. Le régime de rotation RComP_m du compresseur 11 permet notamment d’évaluer si le véhicule est dans une phase pour laquelle les performances du traitement thermique de l’habitacle sont prioritaires ou non. La température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 permet de définir si la température de celui-ci est acceptable ou non, tel que davantage exposé ci-après, dans quelle mesure un traitement thermique est nécessaire et si la température mesurée est susceptible de générer des dommages.
Par exemple, en conditions dites « normales » d’utilisation de l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, le seuil limitatif de température Tech, .cible min peut être minimal. On entend ici par « conditions normales» des conditions ne représentant pas une sollicitation extrême de ladite installation 3, ne nécessitant pas un fonctionnement du compresseur 11 à un régime élevé, extrême ou limite, tel que davantage exposé ci- après, et/ou pour lesquelles les besoins en traitement thermique de l’habitacle peuvent être atteints sans affecter le fonctionnement du traitement thermique du dispositif de stockage 2. La limitation appliquée à la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 est alors moins restrictive et la température de consigne TEch_cibie peut prendre des valeurs plus basses puisque, dans de telles conditions, une importante sollicitation de la puissance de refroidissement pour le traitement thermique dispositif de stockage 2 n’est pas susceptible d’affecter négativement le traitement thermique de l’habitacle. A titre d’exemple non limitatif, le seuil limitatif de température TEch_cibie min peut alors être de l’ordre de 15°C. De manière optionnelles, pour un ensemble de situations représentatives de « conditions normales » tel qu’exposé plus haut, le seuil limitatif de température Tech, .cible min peut être fixe et correspond à la valeur minimum du seuil autorisée.
A l’inverse, s’il est détecté, par l’intermédiaire notamment du régime de rotation RComP_m du compresseur 11 , que l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation est fortement sollicitée pour un traitement thermique important de l’habitacle, par exemple dans le cas d’un véhicule stationné au soleil dans des situations de températures extérieures élevées, la valeur du seuil limitatif de température Tech, .cible min peut alors être plus restrictive et plus élevée. Une telle valeur est variable selon le besoin et peut, par exemple, être déterminée par l’intermédiaire d’une table de linéarisation TEch_cibie = f(T Batt_m) en fonction de la différence entre la température cible Tbatt_cibie et la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2. Par exemple, si une telle différence est faible, le seuil limitatif de température TEC ..cible min pourra présenter une valeur plus élevée, par exemple de l’ordre de 35°C, que si ladite différence est importante, c’est-à-dire dans un cas où le dispositif de stockage 2 présente un fort échauffement, auquel cas le seuil limitatif de température TEch_cibie min pourra présenter une valeur plus faible, par exemple plus proche de 15 ou 20°C. Il est entendu que la définition d’une « faible » ou « importante » différence entre la température cible Tbatt_cibie et la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 peut être définie sur la base des connaissances de l’Homme du métier et/ou être prédéfinie par le constructeur ou par un technicien intervenant sur la véhicule.
Par exemple, lorsque le procédé selon l’invention est mis en œuvre, la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 à mettre en œuvre peut être dans un premier temps définie en fonction de la valeur mesurée du dispositif de stockage Tbatt_m et, s’il est détecté qu’une telle température de consigne est strictement inférieure au seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14, calculé simultanément ou ultérieurement, la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 est ajustée pour être limitée par le dit seuil, c’est- à-dire de sorte à être égale audit seuil. Alternativement, la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 à mettre en œuvre peut être directement définie de sorte à prendre en compte le seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 tel qu’exposé précédemment.
Selon une formulation alternative, applicable mutatis mutandis à l’étape E3 telle qu’exposée précédemment, la mise en œuvre d’un tel seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 lors de l’étape de calcul E3 de la température de consigne de l’échangeur de chaleur TEch_cibie est indirectement assimilable à une limitation d’une telle température en fonction d’un gradient de température ATEch_batt variable en fonction des conditions de fonctionnement du véhicule. Ledit gradient de température ATEch_batt correspond à une différence, c’est-à-dire un écart, de température entre la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique et la température de consigne TEch_cibie à atteindre par l’échangeur de chaleur 14. En effet, classiquement, plus le gradient de température ATEch_batt est important et plus le refroidissement appliqué au dispositif de stockage 2 est soudain. Il est alors constaté davantage de problèmes d’hétérogénéité du refroidissement du dispositif de stockage 2, notamment entre des surfaces au contact de l’échangeur de chaleur et des surfaces plus distantes, résultant en une usure prématurée du dispositif de stockage. En outre, le système de traitement thermique 10 est alors susceptible de réquisitionner plus de puissance de refroidissement au profit du traitement thermique du dispositif de stockage 2, au détriment du traitement thermique de l’habitacle. Notamment, de manière optionnelle mais préférentielle, le procédé peut comprendre une étape de comparaison E21 de la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique avec une température limite autorisée TBatt im du dispositif de stockage 2, prédéfinie, correspondant à une température au-delà de laquelle une usure prématurée et des dommages du dispositif de stockage 2 sont constatés. La limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur par le seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 peut alors être conditionnée au résultat d’une telle comparaison. Notamment, la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 n’est pas limitée par seuil limitatif de température TEC . _cible min lorsque la température mesurée TBatt_m est supérieure ou égale à la température limite autorisée TBattjim du dispositif de stockage 2.
L’unité de traitement 201 et/ou le dispositif de régulation 30, par exemple au moins l’un des comparateurs 350, peut exécuter une telle étape de comparaison E21 de la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique avec la température limite autorisée Bbatt im prédéfinie. Par exemple la température limite autorisée TBattjim peut être prédéfinie par le constructeur ou fixée par tout système du véhicule apte à coopérer avec le dispositif de stockage 2, notamment de sorte à limiter ou interrompre son fonctionnement en cas de surchauffe. Par exemple, la température limite autorisée TBattjim peut être supérieure à 50°C, par exemple de l’ordre de 50 à 55°C, notamment de l’ordre de 53 ou 54°C.
Alternativement ou additionnellement, l’étape de comparaison E21 peut comprendre une sous-étape de comparaison de la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique avec une gamme de températures acceptables de fonctionnement du dispositif de stockage TBatt_ok, correspondant à une gamme de températures de fonctionnement autorisé du dispositif de stockage, sans échauffement du dispositif de stockage ou avec un échauffement tolérable de celui-ci. La limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur par le seuil limitatif de température TEch_cibie_min de l’échangeur de chaleur 14 est appliquée lorsqu’il est détecté que la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique est comprise dans une telle gamme de températures acceptables. La gamme de températures acceptables est strictement inférieure à la température limite autorisée TBatt im du dispositif de stockage 2. Par exemple, la gamme de températures acceptables TBatt_ok peut être de l’ordre de 40 à 50°C, c’est- à-dire par exemple pour un dispositif de stockage 2 pour lequel un défaut de performance est constaté en dessous de 40°C et des dommages sont observés au-delà de 55°C.
De la sorte, la puissance de traitement thermique peut alors être consacrée principalement au dispositif de stockage 2 d’énergie électrique, au détriment du confort de l’utilisateur et du traitement thermique de l’habitacle seulement lorsqu’il est constaté un échauffement dudit dispositif de stockage 2 jugé extrême, tel qu’il résulterait nécessairement en des dommages irréversibles. Dans une telle situation, la température de consigne de l’échangeur de chaleur TEch_cibie est calculée sans prendre en considération le seuil limitatif de température TEch_cibie_min de l’échangeur de chaleur 14 et la température de consigne de l’échangeur de chaleur TEch_cibie peut être abaissée davantage, c’est-à-dire en deçà du seuil limitatif de température TEch_cibie_min, pour corriger réchauffement constaté du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique. Autrement dit, la température de consigne de l’échangeur de chaleur TEch_cibie est alors calculée seulement en fonction de la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2. Il en résulte un gradient de température ATEch_batt plus important, non limité, que ce qui a été exposé précédemment, qui peut par exemple s’élever à écarts strictement supérieurs à 15°C, voire à 20°C ou encore 30°C. A l’inverse, lorsqu’il est détecté que la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique n’est pas critiquement élevée, c’est-à-dire qu’elle est strictement inférieure à la température limite autorisée TBatt im, par exemple qu’elle est acceptable son fonctionnement, la limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 par le seuil limitatif de température TEch_cibie_min telle qu’exposée plus haut s’applique. Il en résulte que le traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique est limité, et par extension que du gradient de température ATEch_batt est également limité de sorte à privilégier le traitement thermique de l’habitacle avant le traitement thermique du dispositif de stockage 2 de l’énergie électrique. Dans une telle situation, le gradient de température ATEch_batt observé peut, par exemple, être strictement inférieur à 10°C, par exemple de l’ordre de 5°C de sorte à mettre en œuvre un traitement thermique modéré du dispositif de stockage 2 n’ayant pas d’impact sur le confort de l’habitacle.
Le procédé de gestion 200 selon l’invention permet ainsi avantageusement d’adapter la puissance de refroidissement requise au niveau du dispositif de stockage 2 afin de ne réquisitionner que la puissance nécessaire à l’abaissement de la température dudit dispositif vers la température cible Tbatt_cibie. Il en résulte un vieillissement plus homogène et plus lent du dispositif de stockage 2 puisque la puissance de refroidissement requise est adaptée selon les besoins et que les refroidissement brutaux et importants sont moins répétés et sont limités aux cas extrêmes d’échauffement. Egalement, l’impact classiquement observé sur l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation est réduit contrairement à des procédés de traitement thermique classiques fonctionnant selon un principe de tout ou rien, c’est-à-dire selon un système ON/OFF nécessitant d’importantes puissances de refroidissement afin de répondre à des échauffements extrêmes du dispositif de stockage 2. En effet, classiquement les systèmes de traitement thermique peuvent fonctionner selon des principes de tout ou rien, ou « ON/OFF », dans lesquels le refroidissement du dispositif de stockage 2 peut être complètement omis tant que celui-ci ne dépasse pas une température prédéfinie, après quoi un refroidissement important et soudain, c’est-à-dire avec un gradient de température important, du dispositif de stockage est déclenché au détriment du traitement thermique de l’habitacle. Un tel principe s’accompagne, comme précédemment détaillé, d’une usure prématurée du dispositif de stockage et d’un inconfort de l’utilisateur. Le procédé et le système de gestion selon l’invention, à l’inverse, permettent de définir une température de consigne de l’échangeur de chaleur plus affinée, évolutive, qui s’adapte aux circonstances relatives au dispositif de stockage 2 d’énergie électrique ainsi qu’à celles du traitement thermique de l’habitacle. Le refroidissement du dispositif de traitement thermique est ainsi plus graduel et plus homogène lorsque réchauffement du dispositif de stockage 2 est jugé acceptable et non susceptible d’entraîner des dommages, tandis qu’un refroidissement soudain, c’est-à-dire sans limitation de l’abaissement de température de l’échangeur de chaleur 14 et donc sans limitation du gradient de température ATEch_batt, n’est mis en œuvre qu’en cas d’extrême nécessité, par exemple lorsque la température mesurée Tbatt_m est telle que des systèmes de sécurité classiquement embarqués dans le véhicule sont sur le point de bloquer ou limiter des fonctionnalités du véhicule pour protéger le dispositif de stockage 2.
Ainsi, selon l’invention, la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14, le seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 et, par extension, le gradient de température ATEch_batt observé, sont avantageusement définis de sorte à être évolutifs en fonction des circonstances relatives à l’habitacle et au dispositif de stockage 2 d’énergie électrique, tel que décrit plus haut. On entend par « évolutif » que ceux-ci sont actualisés ou définis en temps réel ou à intervalle de temps prédéfini, par exemple à chaque pas de temps de calcul, en fonction des mesures reçues par l’unité de traitement 201 .
Selon un mode de fonctionnement optionnel du procédé de gestion 200 selon l’invention, celui-ci peut être affiné de sorte à prendre en considération de manière plus précise le traitement thermique de l’habitacle et ainsi définir la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 de manière plus précise. En ce sens, le procédé peut, en outre, comprendre une étape de mesure E4 d’une température THEx_m de d’au moins un échangeur thermique, notamment d’un échangeur thermique mettant en œuvre un échange thermique avec un flux d’air envoyé vers l’habitacle, et une étape d’évaluation E5 d’un niveau de performances dudit échangeur thermique. Le seuil limitatif de température TEch_cibie_min de l’échangeur de chaleur 14 peut alors être ajusté E52 de sorte à être défini en fonction de la température THEx_m de l’au moins un échangeur thermique 13 lorsque le niveau de performances de celui-ci est inférieur à un niveau minimum de performance requis, prédéterminé.
En l’espèce, l’échangeur thermique considéré est le deuxième échangeur thermique 13, impliqué dans le traitement thermique du flux d’air intérieur FA2, envoyé vers l’habitacle et fonctionnant en tant qu’évaporateur au sein de l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation. La mesure de la température THEx_m du deuxième échangeur thermique 13 peut, par exemple, être réalisée par un deuxième capteur 23, celui-ci mesurant notamment une température de l’air sortant dudit échangeur ou bien mesurant une température de surface de l’échangeur, par exemple au moyen d’un capteur disposé sur une ailette dudit échangeur.
A titre d’exemple, l’évaluation E5 du niveau de performance du deuxième échangeur thermique 13 peut être réalisée par comparaison, par l’unité de traitement 201 et/ou un comparateur 350, entre la température mesurée THEx_m du deuxième échangeur thermique 13 et une température de consigne THEx_cibie que le deuxième échangeur thermique 13 doit mettre en œuvre afin d’obtenir une température désirée Thab par l’utilisateur dans l’habitacle. En d’autres termes, le procédé peut comprendre une sous- étape de comparaison E51 entre la température mesurée THEx_m du deuxième échangeur thermique 13 et ladite température de consigne THEx_cibie, cette dernière pouvant être calculée et/ou stockée sur une unité de mémoire par le système de gestion ou par tout système relatif à l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation compris dans le véhicule.
A titre d’exemple non limitatif, l’étape E5 peut, au moins en partie, être réalisée simultanément à l’étape de mesure E1 et/ou à l’étape de comparaison E21 et/ou à l’étape de détermination E2 de la température cible Tbatt_cibie du dispositif de stockage 2. Le niveau de performance peut être défini en pourcentages ou, de manière alternative, selon un système binaire dans lequel un niveau de performance du deuxième échangeur thermique 13 est considéré comme étant ou non atteint. Le niveau de performance du deuxième échangeur thermique peut, par exemple, être défini comme étant inférieur à un niveau minimum de performance requis lorsque la température mesurée THEx_m diffère de la valeur de la température de consigne. Par exemple, on peut considérer que le niveau de performance est acceptable quand la température mesurée THEx_m est diffère de la température de consigne de ± 3°C, voire ± 2°C, voire ±1 ,5°C ou encore ± 1 °C .
Le procédé de gestion 200 permet ainsi d’adapter le fonctionnement du système de traitement thermique 10 afin de prioriser davantage le refroidissement de l’habitacle lorsque les performances du deuxième échangeur thermique 13 sont jugées inférieures à un seuil de performances prérequis sans pour autant interrompre totalement le traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique. Un tel principe peut notamment avoir fonction de confirmation des données relatives à la situation de l’habitacle, notamment le régime de rotation RcomP_m mesuré du compresseur 11 . Une telle situation peut, par exemple, être observée au démarrage du véhicule, notamment en cas de températures ambiantes extérieures au véhicule élevées. Tel qu’exposé précédemment, la limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur en fonction de la température mesurée THEx_m peut être mise en œuvre par l’unité de traitement 201 et permet d’imposer une limite à la puissance de refroidissement réquisitionnée au niveau de l’échangeur de chaleur 14 pour le traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique lorsque la situation le nécessite, notamment lorsque les performances du traitement thermique de l’habitacle sont susceptibles d’être compromises et/ou lorsque la puissance de refroidissement requise pour le traitement thermique de l’habitacle est importante.
Par exemple également, le seuil limitatif de température Tech. _cible_min peut être défini en fonction de valeurs limites de températures de fonctionnement du deuxième échangeur thermique 13, tel qu’une température minimale de fonctionnement visant à prévenir un risque de givrage du deuxième échangeur thermique 13. De manière non limitative, une telle température minimale de fonctionnement peut être de l’ordre de 3°C.
Selon un mode d’exécution particulier, afin d’affiner l’évaluation des conditions de fonctionnement du véhicule relatives au traitement thermique de l’habitacle, tel qu’exposé plus haut, le procédé selon l’invention peut optionnellement comprendre une étape de comparaison E61 du régime de rotation RComP_m mesuré avec un régime maximal de rotation RComP_max du compresseur et/ou un régime limite de rotation RcomP_iim, prédéfini, par exemple imposé par le constructeur. On entend alors par « régime maximal » un régime de rotation le plus élevé qu’un compresseur 11 considéré est apte à mettre en œuvre et par « régime limite » un régime le plus élevé autorisé par le véhicule 1 ou tout système du véhicule 1 apte à coopérer avec ledit compresseur 11 , par exemple pour des raisons d’échauffement ou de bruit généré par celui-ci. Le régime limite de rotation RComP_iim est strictement inférieur au régime maximal de rotation Rcomp_ _max-
Le procédé peut alors être configuré de sorte que la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 n’est pas limitée par le seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 lorsque le régime de rotation RComP_m du compresseur 11 est strictement inférieur au régime maximal de rotation RComP_max du compresseur et/ou au régime limite de rotation Rcompjim. Une telle situation peut notamment être observée dans des cas d’utilisation « normale » de l’installation 3 de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation telles que décrites précédemment. Autrement dit, dans une telle situation, la limitation TEch_cibie min mise en œuvre par le seuil limitatif de température TEC ..cible min de l’échangeur de chaleur 14 peut être levée lorsqu’il est détecté que le compresseur ne fonctionne pas au maximum de ses performances et la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 à atteindre est seulement définie en fonction de la différence entre la température cible Tbatt_cibie et la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2. Le régime de rotation RComP_m du compresseur 11 est ainsi représentatif du besoin ou non en puissance de refroidissement au niveau du traitement thermique de l’habitacle et peut, en outre, permettre une détermination de l’importance d’un tel besoin. La détermination de température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 peut ainsi être déterminée par l’intermédiaire de tables de linéarisation TEch_cibie = f(T Batt_m), définies en fonction de la différence entre la température cible Tbatt_cibie et la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2, distinctes selon que le régime de rotation RComP_m du compresseur 11 est jugé « normal » ou « élevé », c’est-à-dire ici par exemple selon que le régime de rotation Rcomp_m du compresseur 1 1 est strictement inférieur au régime maximal de rotation RComP_max du compresseur et/ou au régime limite de rotation Rcomp im ou selon que le régime de rotation RComP_m du compresseur 1 1 est supérieur ou égal au régime maximal de rotation RComP_max du compresseur et/ou au régime limite de rotation Rcompjim. Un principe similaire peut s’appliquer mutatis mutandis pour des plages de valeurs de régimes de rotation prédéfinies représentatives de différentes situations de fonctionnement du compresseur 1 1 , notamment tel que les régimes de rotation « normal » ou « élevé » précités.
En effet, les performances de l’échangeur thermique mettant en œuvre le traitement thermique de l’habitacle, en l’espèce le deuxième échangeur thermique 14, peuvent classiquement être régulées par la variation du régime de rotation du compresseur 1 1 compris dans le circuit 101 de fluide réfrigérant, le régime de rotation pouvant notamment être augmenté lorsque la puissance de refroidissement nécessaire est insuffisante au niveau dudit échangeur thermique. Il en résulte que, s’il est constaté que de la puissance de refroidissement peut encore être allouée au traitement thermique de l’habitacle par l’intermédiaire de la régulation du régime du compresseur 1 1 , il n’est pas nécessaire de limiter la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 afin de réduire l’importance de la puissance de refroidissement mise en œuvre au niveau du dispositif de stockage 2. Autrement dit, lorsque le régime de rotation mesuré du compresseur RComP_m est strictement inférieur au régime maximal de rotation RComP_max et/ou au régime limite de rotation Rcompjim de celui-ci, de la puissance de refroidissement supplémentaire peut être fournie à l’échangeur de chaleur 14 si besoin.
Un tel principe s’étend mutatis mutandis au gradient de température ATEch_batt résultant, de sorte que, lorsque le régime de rotation mesuré du compresseur RComP_m est strictement inférieur au régime maximal de rotation RComP_max et/ou au régime limite de rotation Rcompjim de celui-ci , le gradient de température ATEch_batt observé n’est pas limité et peut présenter des températures importantes telles qu’exposées précédemment, par exemple supérieures à 10°C, voire 20°C ou encore 30°C, correspondant à une importante puissance de refroidissement au niveau du dispositif de stockage 2, puisque le circuit de fluide réfrigérant est apte à fournir une puissance de refroidissement supplémentaire, si nécessaire, au deuxième échangeur thermique 13 pour le traitement thermique de l’habitacle par l’intermédiaire du compresseur 11 .
Selon encore une autre option, le procédé de gestion peut être configuré de sorte à définir la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 en fonction d’un mode de conduite et/ou en fonction d’un état d’au moins un moteur du véhicule 1. Les modes de conduites sont, par exemple, relatifs à des modes de conduite classiques du type « confort », « normale » ou « sportive ». L’état de l’au moins un moteur peut être relatif notamment sa marche ou à son arrêt, ou encore une situation dite de « power latch » en anglais, correspondant à une période de temps écoulée entre la coupure du contact et l’arrêt des calculateurs du véhicule 1 pendant laquelle le traitement thermique de l’habitacle n’est plus nécessaire et seul le traitement thermique du dispositif de stockage 2 est mis en œuvre.
Dans le cas d’une telle option, le procédé de gestion 200 selon l’invention peut alors comprendre une étape de détection E7 d’un état d’au moins un moteur du véhicule 1 et/ou d’un mode de conduite mis en œuvre par le véhicule 1 , puis une sous-étape d’ajustement E71 de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 en fonction des données relative à un tel état et/ou mode.
La présente invention s’étend également à un procédé de traitement thermique 100 du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique du véhicule 1. Un tel procédé comprend les étapes du procédé de gestion 200 tel qu’exposé précédemment, puis au moins une étape de commande E8 du compresseur 11 et/ou de la valve de régulation 17 de sorte à ce que l’échangeur de chaleur 14 mette en œuvre la température de consigne TEch_cibie calculée. Notamment, lors de l’étape de commande, le dispositif de régulation 30 est apte à commander, et donc modifier, le régime de rotation du compresseur 11 et/ou un niveau, ou degrés, d’ouverture de la valve de régulation 17 selon les besoins.
L’étape de commande E8 peut ainsi comprendre, dans un premier temps, une sous-étape de calcul E81 d’une valeur de régime de rotation consigne RcomP_cibie du compresseur 11 et/ou de niveau, ou degrés, d’ouverture Ovalve_cible consigne de la valve de régulation 17 à mettre en œuvre afin que l’échangeur de chaleur 14 atteigne la température de consigne TEch_cibie désirée. Par exemple, le niveau, ou degrés, d’ouverture OVaive_cibie peut être défini en pourcentage d’une capacité maximale d’ouverture de la valve de régulation 17. Un principe similaire peut s’étendre relativement à la température cible THEx_cibie du deuxième échangeur thermique 13, afin de définir le régime de rotation consigne RComP_cibie à mettre en œuvre par le compresseur 11. Selon un exemple non limitatif, le régime de rotation consigne RComP_cibie du compresseur 11 peut être déterminé grâce à un régulateur Proportionnel/lntégral 44, sur la base d’un calcul d’erreur entre la température de consigne de l’échangeur thermique 13 THEx_cibie désirée et la température mesurée THEx_m. Similairement, le niveau d’ouverture consigne OVaive_cibie de la valve de régulation 17 peut alors être déterminé grâce à un régulateur Proportionnel/lntégral 44, sur la base d’un calcul d’erreur entre la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14, permettant le traitement thermique du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique, et la température mesurée de l’échangeur de chaleur 14.
L’unité de traitement 201 transmet ensuite, lors d’une sous-étape de transmission E82, la valeur de régime de rotation consigne RComP_cibie du compresseur 11 et/ou le niveau d’ouverture OVaive_cibie consigne de la valve de régulation 17 à mettre en œuvre au dispositif de régulation 30 qui commande le compresseur 11 et/ou la valve de régulation 17 afin d’appliquer de telles valeurs.
Optionnellement, le procédé de traitement thermique 100 peut être mis en œuvre de sorte à pouvoir mesurer, concomitamment à son exécution, le régime de rotation RComP_m du compresseur 11 et/ou le niveau d’ouverture de la valve de régulation 17 0Vaive_m mis en œuvre, par exemple en temps réel ou à intervalle de temps prédéterminé, par le système de traitement thermique 10 au fil de l’exécution dudit procédé. Par exemple, de telles données peuvent être reçues par l’unité de traitement 201 qui effectue alors les calculs tels que précédemment exposés puis compare le régime de rotation du compresseur 11 et/ou le niveau d’ouverture de la valve de régulation 17 mesurées Rcomp_rTi, Ovaive_m aux valeurs calculées Rcomp_cibie, Ovaive_cibie, à mettre en œuvre préalablement à la transmission d’une commande au dispositif de régulation 30 de sorte à ne transmettre de commande à exécuter au compresseur 11 et/ou à la valve de régulation que lorsque de telles valeurs différent.
Un véhicule 1 équipé du système de gestion 20 et/ou d’un système de traitement thermique 10 tels qu’exposés plus haut, c’est à dire un véhicule
1 apte à mettre en œuvre les procédés de gestion et/ou de traitement thermique selon l’invention, peut ainsi exécuter, à un instant donné, l’un des exemples de différents modes de fonctionnement décrits ci-après.
Dans un premier mode de fonctionnement, il est nécessaire d’assurer simultanément le refroidissement de l’habitacle et du dispositif de stockage
2 d’énergie électrique. La température de consigne TEch_cibie à mettre en œuvre par l’échangeur de chaleur 14 est calculée par l’intermédiaire du procédé de gestion 200 selon l’invention. Un premier moyen de régulation 301 , compris dans la pluralité de moyens de régulation 300 du dispositif de régulation 30, peut commander la valve de régulation 17 afin d’en ajuster le niveau d’ouverture et/ou un deuxième moyen de régulation 302 compris dans cette même pluralité de moyens de régulation 300, peut ajuster le régime de rotation du compresseur 11 selon le besoin afin que l’échangeur de chaleur 14 atteigne une telle température de consigne.
Dans un deuxième mode de fonctionnement, lorsque le compresseur 11 est au maximum de ses capacités, c’est-à-dire lorsqu’il est à son régime de rotation maximal RComP_max ou limite Rcompjim, si la température de l’habitacle n’est pas celle désirée par l’utilisateur, c’est-à-dire ici que le deuxième échangeur thermique 13 n’est pas au niveau de performance requis, alors la priorité est mise sur le refroidissement de l’habitacle. Le traitement thermique du dispositif de stockage 2 est maintenu à une moindre mesure et la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 à atteindre par celui-ci est limité par le seuil limitatif de température TEch_cibie min de l’échangeur de chaleur 14 calculé en fonction de la valeur mesurée du dispositif de stockage Tbatt_m et du régime de rotation RComP_m du compresseur 11 tel que décrit plus haut. Le gradient de température ATEch_batt résultant observé est alors également limité, par exemple à des valeurs strictement inférieures à 10°C, voire 5°C. La puissance de refroidissement allouée à l’échangeur de chaleur 14 est alors régulée par ajustement de l’ouverture de la valve de régulation 17. Un troisième moyen 303 de régulation, compris dans la pluralité de moyens de régulation 300, peut réguler le niveau d’ouverture OVaive_cibie de la valve de régulation 17 afin que l’essentielle de la puissance de refroidissement soit conservée sur la branche principale 110 du circuit 101 et ainsi sur le traitement thermique de l’habitacle. La température du dispositif de stockage 2 peut alors être ramenée vers des valeurs plus adaptées en fonction de l’importance de l’écart mesuré entre la température seuil et la température mesurée tout en maintenant la priorité au refroidissement de l’habitacle. Le seuil limitatif de température TEch_cibie min et par conséquent, la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 et le gradient résultant peuvent notamment être évolutifs selon le besoin. Notamment, plus le dispositif de stockage 2 électrique est échauffé, c’est à dire plus il s’approche de la température limite autorisée TBatt im, plus celui-ci nécessitera un refroidissement important. Autrement dit, la température de l’échangeur de chaleur 14 est alors abaissée afin de permettre un refroidissement plus important. Le seuil limitatif de température Tech. _cible min peut alors être abaissé afin de permettre un gradient de température plus important.
Dans un troisième mode de fonctionnement, si la température la température du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique continue de s’échauffer au-delà de la température limite autorisée TBattjim, par exemple au-delà de 53 ou 54°C, la limitation est levée et la priorité passe au traitement thermique du dispositif de stockage 2.
Selon un quatrième mode de fonctionnement, lorsque le compresseur 11 fonctionne à un régime inférieur à son régime maximum RComP_max ou à son régime limite RComPjim. Tel qu’exposé précédemment, de la puissance de refroidissement est alors encore disponible pour le traitement thermique et la limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 peut être levée afin de mettre en œuvre le traitement thermique nécessaire au niveau du dispositif de stockage 2 d’énergie électrique. Le gradient de température AEch_batt résultant observé n’est alors pas limité et peut être important, par exemple strictement supérieur à 10°C, voire à 20°C ou encore à 30°C, notamment de l’ordre de 35°C. La priorité demeure au traitement de l’habitacle afin de maintenir le confort de l’utilisateur mais le traitement thermique du dispositif de stockage 2 est adapté en levant la limitation imposée. Le régime de rotation du compresseur 11 étant inférieur au régime maximal ou au régime limite, le circuit de fluide réfrigérant dispose de puissance de refroidissement en réserve et la limitation peut alors être retirée. Le dispositif de régulation 30 peut alors ajuster la température du deuxième échangeur thermique 13 par la modification du régime de rotation du compresseur 11 et/ou ajuster la température de l’échangeur de chaleur 14 en modifiant le régime de rotation du compresseur 11 et/ou en modifiant le niveau d’ouverture de la valve de régulation 17.
La figure 4 illustre un exemple de fonctionnement d’un véhicule selon l’invention dans une situation de déchambrage. Les courbes illustrées représentent notamment les évolutions de températures de consigne et des températures mesurées au niveau de l’échangeur de chaleur 14, du dispositif de stockage 2, et du deuxième échangeur thermique. Les courbes illustrent, en outre, le gradient de température mesuré AEch_batt, tel qu’exposé précédemment, et le niveau d’ouverture 0Vaive_m de la valve de régulation 17 mesuré en temps réel.
Au démarrage et dans ces premières minutes de conduite, la demande en refroidissement est essentiellement, voire intégralement, tournée vers le traitement thermique de l’habitacle, et donc vers le refroidissement du deuxième échangeur thermique. Le régime du compresseur, non représenté, peut alors être maximal. Lorsque la température mesurée TBatt_m dépasse un seuil prédéfini, correspondant à un échauffement nécessitant un traitement thermique, la demande en puissance de refroidissement du dispositif de stockage 2 augmente. Néanmoins, jusqu’à environ 15 minutes, les performances du deuxième échangeur thermique 13 étant inférieures au niveau requis, ici du fait que la température mesurée THEx_m est très supérieure à la température de consigne THEx_cibie du deuxième échangeur requise pour mettre en œuvre le refroidissement désiré dans l’habitacle, la puissance de refroidissement allouée à l’échangeur de chaleur 14 est limitée. Dans l’exemple illustré, une telle limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 à atteindre résulte en un gradient de température AEch_batt lui aussi limité, notamment à 15°C après 10 minutes. Afin de mettre en œuvre une telle limitation, le niveau d’ouverture de la valve de régulation peut être graduellement ajusté afin que la température mesurée TEch_m de l’échangeur de chaleur se rapproche lentement de la température cible TEch_cibie calculée, qu’il doit atteindre. La limitation de la température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14 à atteindre, et par extension du gradient de température AEch_batt est levée lorsque la température mesurée Tbatt_m du dispositif de stockage 2 est supérieure ou égale à la température limite autorisée TBattjim du dispositif de stockage 2, ici par exemple fixée à 51 °C. Dans l’exemple illustré, un tel dépassement est notamment observé entre 6 et 11 minutes ou entre 17 et 22 minutes. Le gradient de température AEch_batt est alors plus important et peut présenter des températures supérieures à 20°C, voire 25°C selon le besoin afin de concentrer la puissance de refroidissement vers le dispositif de stockage 2 d’énergie électrique. La température de consigne TEch_cibie de l’échangeur de chaleur 14, non représentée, et donc le gradient de température AEch_batt, sont ajustés par l’intermédiaire du niveau d’ouverture Ovalve_cible imposé à la valve de régulation 17, de sorte que plus la température mesurée TBatt_m de la batterie augmente, plus le gradient de température AEch_batt autorisé est important. Inversement, dès que le traitement thermique du dispositif de stockage 2 permet de ramener la température mesurée TBatt_m de celui-ci vers sa gamme de températures acceptables, ici 40 à 50°C, la puissance de refroidissement peut alors être à nouveau concentrée vers le traitement thermique de l’habitacle et le niveau d’ouverture OVaive_cibie de la valve de régulation 17 peut être réduit.
Après une quinzaine de minutes, le deuxième échangeur thermique 13 présente une température THEx_m proche, voire égale, à sa température cible THEx_cibie, autrement dit il présente des performances à un niveau adapté. Le régime de rotation du compresseur peut alors être réduit à des valeurs inférieures à son régime maximal de rotation ou à son régime de limite de rotation. Les systèmes et procédés selon l’invention permettent ainsi simultanément d’assurer le traitement thermique affiné d’un dispositif de stockage d’énergie électrique et d’un habitacle d’un véhicule par l’intermédiaire d’un circuit commun de fluide réfrigérant en assurant un contrôle affiné et évolutif du traitement thermique du dispositif de stockage de sorte à pouvoir minimiser l’impact généré sur le refroidissement de l’habitacle et ainsi garantir un confort optimal pour un utilisateur du véhicule. La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalent et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens dans la mesure où ils remplissent in fine les fonctionnalités décrites et illustrées dans le présent document.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de gestion (200) du traitement thermique d’un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique d’un véhicule (1 ) automobile équipé d’une installation (3) de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation dont un circuit (101 ) de fluide réfrigérant comprend au moins un échangeur thermique (13) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air (FA2) intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle, un compresseur (11 ), un échangeur de chaleur (14) configuré pour mettre en œuvre, directement ou indirectement, un échange thermique entre le fluide réfrigérant et au moins un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique du véhicule (1 ), et une valve de régulation (17) de pression, le procédé comprenant :
- une étape de mesure (E1 ) d’une température du dispositif de stockage (2) d’énergie électrique (Tbatt_m) par l’intermédiaire d’au moins un capteur (21 ) et une étape de mesure (E6) d’un régime de rotation (RComP_m) du compresseur (11 );
- une étape de détermination (E2) d’une température cible (Tbatt_cibie), correspondant à une température théorique optimale à atteindre par le dispositif de stockage (2) ;
- une étape de calcul (E3) d’une température de consigne (TEch_cibie) de l’échangeur de chaleur (14) à atteindre par celui-ci afin que le dispositif de stockage
(2) présente la température cible déterminée (Tbatt_cibie) et afin d’optimiser les performances de l’installation
(3) de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et/ou de l’échangeur de chaleur (14) selon le besoin, la température de consigne (TEch_cibie) de l’échangeur de chaleur (14) étant définie en fonction de la différence entre la température cible (Tbatt_cibie) et la température mesurée (Tbatt_m) du dispositif de stockage (2) et en fonction d’un seuil limitatif de température (TEch_cibie min) de l’échangeur de chaleur (14) calculé en fonction de la valeur mesurée du dispositif de stockage (Tbatt_m) et du régime de rotation (RcomP_m) du compresseur (11 ). Procédé de gestion (200) selon la revendication précédente, comprenant une étape de comparaison (E21 ) de la température mesurée (Tbatt_m) du dispositif de stockage (2) d’énergie électrique avec une température limite autorisée (TBatt im) du dispositif de stockage (2), prédéfinie, correspondant à une température au-delà de laquelle une usure prématurée et des dommages du dispositif de stockage (2) sont constatés, la température de consigne (TEch_cibie) de l’échangeur de chaleur (14) n’étant pas limitée par le seuil limitatif de température (TEch_cibie min) de l’échangeur de chaleur (14) lorsque la température mesurée (Tbatt_m) est supérieure ou égale à la température limite autorisée (TBatt im) du dispositif de stockage (2). Procédé de gestion (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de mesure
(E4), par au moins un capteur (23), d’une température (ÏHEx_m) de l’au moins un échangeur thermique (13) et une étape d’évaluation (E5) d’un niveau de performances dudit au moins un échangeur thermique (13), le seuil limitatif de température (TEch_cibie min) de l’échangeur de chaleur (14) étant ajusté (E52) de sorte à être défini en fonction de la température (ÏHEx_m) de l’au moins un échangeur thermique (13) lorsque le niveau de performances de l’au moins un échangeur thermique (13) est inférieur à un niveau minimum de performance requis, prédéterminé. Procédé de gestion (200) selon la revendication précédente, dans lequel l’étape d’évaluation (E5) du niveau de performance de l’au moins un échangeur thermique (13) comprend une sous-étape de comparaison (E51 ) entre une température mesurée (THEx_m) de l’au moins un échangeur thermique et une température de consigne (THEx_cibie) de l’au moins un échangeur thermique (13), calculée, à atteindre afin d’obtenir une température désirée (Thab) par un usager dans l’habitacle, le niveau de performance étant défini comme étant inférieur au niveau minimum de performance requis lorsque la température mesurée (THEx_m) diffère de la valeur de la température de consigne (THEx_cibie) ± 3°C, voire ± 2°C.
5. Procédé de gestion (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de comparaison du régime de rotation (RComP_m) mesuré avec un régime maximal de rotation (Rcomp_max ) du compresseur et/ou un régime limite de rotation (Rcompjim), prédéfini, la température de consigne (TEch_cibie) de l’échangeur de chaleur (14) n’étant pas limitée par le seuil limitatif de température (TEch_cibie min) de l’échangeur de chaleur (14) lorsque le régime de rotation (RComP_m) du compresseur (11 ) est strictement inférieur au régime maximal de rotation (RComP_max) du compresseur et/ou au régime limite de rotation (Rcompjim).
6. Procédé de gestion (200) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une sous-étape de détection (E7) d’un état du véhicule, notamment d’un état d’au moins un moteur du véhicule, et/ou d’un mode de conduite mis en œuvre par le véhicule, et une sous-étape d’ajustement (E71 ) de la température de consigne (TEch_cibie) de l’échangeur de chaleur (14) en fonction dudit état et/ou dudit mode.
7. Procédé de traitement thermique (100) d’un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique d’un véhicule (1 ) automobile équipé d’une installation (3) de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, le procédé comprenant l’ensemble des étapes du procédé de gestion (200) selon l’une des revendications précédentes, puis au moins une étape de commande (E8) du compresseur (11 ) et/ou de la valve de régulation (17) de sorte à ce que l’échangeur de chaleur mette en œuvre la température de consigne (TEch_cibie) calculée.
8. Système de gestion (20) du traitement thermique d’un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique pour un véhicule (1 ) automobile, le système comprenant des éléments matériels et/ou logiciels mettant en œuvre le procédé de gestion selon l’une des revendications 1 à 6, les éléments matériels comportant au moins un capteur (21 , 22, 23), notamment au moins un capteur de température, et une unité de traitement (201 ) de données apte à recevoir des mesures de l’au moins un capteur (21 , 22, 23) et configurée pour coopérer avec au moins un dispositif de régulation (30) du véhicule, apte à commander la valve de régulation (17) et/ou le compresseur (11 ).
9. Système de traitement thermique (10) d’un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique d’un véhicule, le système comprenant au moins un système de gestion (20) selon la revendication précédente et le système de traitement thermique comprenant en outre :
- un circuit (101 ) de fluide réfrigérant comprenant au moins un premier échangeur thermique (12) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur (FA1 ) au véhicule et un deuxième échangeur thermique (13) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur (FA2) destiné à être envoyé dans l’habitacle, le circuit (101 ) comprenant, en outre, un compresseur (11 );
- un échangeur de chaleur (14) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et au moins un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique du véhicule, l’échangeur de chaleur (14) étant monté en parallèle du deuxième échangeur thermique (13) ;
- une valve de régulation (17) de pression ou de débit de fluide réfrigérant;
- un dispositif de régulation (30) configuré pour commander la valve de régulation (17) et/ou le compresseur (11 ) de sorte à ce que l’échangeur de chaleur (14) mette en œuvre la température de consigne (TEch_cibie) calculée . Véhicule (1 ) automobile à motorisation hybride ou électrique comprenant au moins un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique, notamment un dispositif de stockage (2) d’énergie électrique apte à alimenter au moins un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule, et au moins une installation (3) de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, le véhicule étant, en outre, équipé d’un système de gestion (20) selon la revendication 8 et/ou d’un système de traitement thermique (10) selon la revendication précédente.
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