FR2841183A1 - Dispositif et procede de regulation de temperature et de chauffage de l'habitacle d'un vehicule automobile - Google Patents

Dispositif et procede de regulation de temperature et de chauffage de l'habitacle d'un vehicule automobile Download PDF

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Abstract

Dispositif de régulation de température et de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant un circuit de fluide de refroidissement circulant entre un premier échangeur thermique (20) associé aux batteries (51) contenu dans un compartiment (52) isolé thermiquement, un second échangeur thermique (22) associé au moteur électrique de propulsion (70) et un troisième échangeur thermique (24) associé å l'habitacle, caractérisé en ce que le fluide circule dans une boucle principale de régulation entre le premier et le second échangeur (20, 22), et dans une boucle secondaire de régulation entre le premier et le troisième échangeur (20, 24).

Description

moyens de positionnement portes par ledit bras (2).
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4.
DISPOSITIF ET PROCEDE DE REGULATION DE TEMPERATURE
ET DE CHAUFFAGE DE L'HABITACLE D-PUN VEHICULE
AUTOMOBILE
L'invention concerne un procede et un dispositif de regulation de temperature et de chauffage de lthabitacle d'un vehicule electrique
automobile, notamment a propulsion ou a traction electrique.
Cette invention s'applique sur un dispositif de regulation de temperature et de chauffage de l'habitacle d'un vehicule automobile comprenant un circuit de fluide de refroidissement circulant entre un premier echangeur thermique associe aux batteries, un second echangeur thermique associe au moteur electrique de propulsion, et un troisieme echangeur thermique associe a l'habitacle Un tel systeme de regulation de temperature fonctionne selon le principe d'une limitation de la temperature haute de fonctionnement du moteur et de l'electronique de poissance associee a une limitation basse de la temperature de fonctionnement des batteries. En effet, les moteurs electriques et l'electronique de puissance imposent des limites superieures de temperature, sous peine de perte de performance ou de degradation, alors que la fourniture de courant par lest batteries se degrade a basse temperature. La regulation de temperature consiste aussi a limiter les variations de temperature des batteries pour optimiser leur
fonctionnement et leur duree de vie.
Le chauffage de l'habitacle peut alors etre realise en prelevant 2s des calories dans un cirGuit de regulation, au moyen d'un aerotherme qui permet de puiser ces calories dans la reserve calorique constituee par la
masse des batteries dont la temperature est regulee.
I1 a deja ete propose, notamment dans la publication FR 2 780 490, de reduire la consommation electrique necessaire au fonctionnement du systeme de chauffage en tirant profit de la chaleur degagee par les batteries, cites a haute temperature, et par le systeme d'entralnement d'un
vehicule electrique.
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-2 - La publication US 2001/0026887 propose egalement un systeme de ventilation de batterie extrayant l' air rechauffe d'un c ompartiment de
batterie pour l'expulser dans lthabitacle.
Toutefois, ces systemes connus, ne tirent pas profit de tout le
potentiel calorifique represente par les batteries.
La presente invention vise a optimiser l'utilisation des batteries comme accumulateur de chaleur en rendant possible la production d'air chaud dans l'habitacle sans retard au demarrage du vehicule, et avec une
faible consommation electrique.
lo Dans ce but le fluide circule dans une boucle principale de regulation entre un premier et un second echangeur, et dans une boucle secondaire de regulation entre un premier echangeur et un troisieme echangeur. Selon un mode de realisation de ['invention, on place les batteries dans un compartiment ferme isotherme, qui empeche leur refroidissement, et elles vent associees a un echangeur qui empeche leur
montee excessive en temperature.
La circulation du fluide est avantageusement controlee par deux vannes orientant respectivement le fluide dans la boucle principale et
dans la boucle secondaire de regulation.
La boucle principale peut aussi comporter un quatrieme
echangeur thermique associe a un ventilateur.
Selon d'autres caracteristiques de ['invention, la regulation de temperature peut etre commandee par une centrale electronique reliee a
des capteurs de temperature places dans le compartiment a batteries.
De facon avantageuse, la centrale electronique est active pendant les periodes de charge des batteries, regule la temperature des batteries et
autorise le fonctionnement du chauffage.
D'autres avantages et caracteristiques de ['invention ressortiront a
la lecture de la description suivante faite d'un mode de realisation non
limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une representation schematique du systeme de regulation utilise en mode chaufige,
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- la figure 2 est une representation schematique du meme systeme de regulation utilise en mode sans chauffage ni echange par le radiateur d'echange exterieur, - la figure 3 est une representation schematique du meme systeme s de regulation utilise en mode sans chauffage avec echange par le radiateur dechange exterieur, - la figure 4 est une representation schematique du meme systeme de regulation utilise en mode chauffage avec echange par le radiateur
d'echange exterieur.
Sur les dessins, on a represente par un rectangle en traits
interrompus, l'habitacle d'un vehicule a moteur electrique.
Sur la figure 1, on volt ['ensemble du circuit d'echange et de regulation thermique 10. I1 est compose d'une boucle principale comportant un premier echangeur 20 dispose dans le compartiment 5() des batteries 51 constitue d'une enveloppe 52 thermiquement isolante. La boucle principale comporte un deuxibme echangeur 21 integre au corps du boitier de l'electronique de puissance 60. Wile comporte aussi un troisieme echangeur 22, en serie avec le second, integre au corps du
moteur electrique 70 de propulsion.
Un radiateur 23, est monte en serie avec les deuxibme et troisibme echangeurs. I1 est double par d'une boucle << by-pass >> exterieure 30 et equipe d'un moto ventilateur 32. Une vanne 31 a trots positions permet de fermer la boucle principale, de l'ouvrir en
contournant le radiateur 23, et de l'ouvrir en empruntant le radiateur 23.
La circulation du fluide est assuree par une pompe 40 placee dans
la boucle principale.
Une boucle secondaire de chauffage est disposee en parallble a la boucle principale. Wile comprend un quatribme echangeur, tel qu'un aerotherme 24, place dans un conduit d'aeration 80 avec une prise d'air 80a a l'exterieur de lthabitacle, et une prise d'air 80b a l'interieur de l'habitacle. Une vanne de circulation 81 commandee manuellement par le bouton de commande 82, assure l'ouverture ou la fermeture de la boucle
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i . secondaire. Dans le conduit 80, est egalement disposee une source de
chaleur d'appoint 83 alimentee electriquement.
Un lotier de commande electronique 100 assure la gestion de la regulation de la temperature des batteries et du systeme de propulsion et du chauffage. I1 re,coit les informations de temperature du compartiment isotherme des batteries 50 par un premier capteur de temperature 101, du botier de l'electronique de puissance par un second capteur 102, et du moteur electrique 70 par un troisieme capteur 103. La surchauffe de l'un de ces elements permet a ['unite electronique de regulation de mettre en action la pompe de circulation 40 puis eventuellement de faire passer le fluide par le radiateur 23 ou par le by-pass 30, et eventuellement la mise en marche du moto ventilateur 32 par rapport a des seuils de temperature preetablis. ten capteur d'ouverture 104 de la vanne de chauffage 81 permet aussi a ['unite electronique de regulation 100, de mettre en marche la pompe 40 de circulation du fluide dans l'aerotherme, independamment de
la demande de regulation.
Sur la figure 1, relative au mode chauffage, senle la boucle secondaire est utilisee. La vanne de derivation 31 est fermee. La vanne de
circulation 81 est en aval de l'aerotherme 24.
Sur la figure 2, montrant le mode sans chauffage et utilisation du radiateur d'echange exterieur, le fluide circule dans la boucle principale de regulation en empruntant le << bypass >>. La vanne de chauffage 81 est
fermee et la vanne du by-pass 31 est ouverte sur le by-pass >>.
Sur la figure 3, correspondent au mode sans chauffage avec echange thermique au niveau du radiateur exterieur 23, le fluide circule aussi dans la boucle secondaire. La vanne de chauffage 81 est fermee, et la vanne du by-pass 31 est ourerte sur le radiateur. ()n dispose ainsi d'au moins deux modes de fonctionnement, ou le fluide ne circule que dans la boucle principale (respectivement figures 2 et 3), selon que le fluide
traverse ou non le quatrieme echangeur de chaleur avec l'exterieur 23.
Enfin sur la figure 4, montrant le mode avec clIauffage et echange par le radiateur, le fluide circule dans les deux boucles. La vanne de
28411 83
.. - 5 - chauffage 81 est ouverte, et la vanne du by-pass 31 est ouverte sur le radiateur. En cas de temperature en dessous ou a l'interieur des limites preetablies et d'absence de demande de chauffage, la pompe de
circulation reste a l'arret.
Une cinquieme entree d'information 10 est prevue au boitier
electronique 100. C'est lindication de la mise en charge des batteries.
Dans ce cas, la fonction regulation reste active, et, si la vanne de
chauffage est ouverte, la fonction chauffage est active.
28411 83
- * k.
.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de regulation de temperature et de chauffage de l'habitacle dun vehicule automobile comprenant un circuit de fluide de refroidissement circulant entre un premier echangeur thermique (20) associe aux batteries (51), un second echangeur thermique (22) associe au moteur electrique de propulsion (70) et un troisieme echangeur therrnique (24) associe a l'habitacle, caracterise en ce que le fluide circule dans une boucle principale de regulation entre le premier et le second echangeur (20, 22), et dans une boucle secondaire de regulation entre le premier et le troisieme echangeur
(20, 24).
2. Dispositif de regulation selon la revendication l, caracterise en ce que les batteries (51) vent contenues dans un compartiment (50)
isole thermiquement de l'exterieur par une enveloppe:52).
3. Dispositif de regulation selon la revendication l ou 2, caracterise en ce qu'il cornporte une preniere vanne (31) contr81ant la circulation du fluide dans la boucle principale, et seconde vanne (81) controlant
la circulation du fluide dans la boucle secondaire.
4. Dispositif de regulation selon la revendication l, 2 ou 3, caracterise en ce qu'il comporte un quatrieme echangeur thermique (23) associe
a un ventilateur (32).
5. Dispositif de regulation selon la revendication 4, caracterise en ce
que le quatrieme echangeur (23) est place dans la boucle principale.
6. Dispositif de regulation selon la revendication 3, 4 ou 5, caracterise en ce que la prem:iere vanne (31) presente au rnoins une premiere position de fermeture, une seconde position de d'ouverture avec
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- 7 - mise en circuit du quatrieme echangeur (23), et une troisieme
position d'ouverture sans mise en circuit de celui-ci.
7. Dispositif de regulation selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que la boucle principale comprend un cinquieme echangeur (21) associe a l'electronique de puissance (60) du moteur
electrique (70.
8. Dispositif de regulation selon l'une des revendications precedentes,
1Q caracterise en ce qu'il comporte une unite de controle ( 100) recevant des informations de capteurs de temperature ( 101, 102, 103) dies organes associes aux echangeurs thermiques, et d'un
capteur de position (104) de la commande de chauffage du vehicule.
9. Procede de regulation de temperature et de chauffage de l'habitacle dun vehicule automobile comprenant un circuit de fluide de refroidissement, caracterise en ce la circulation du fluide est controlee par deux vannes (31, 81) orientant respectivement le fluide dans une boucle principale de regulation regroupant au moins un premier echangeur thermique (20) associe aux batteries (51) un second echangeur thermique (22) associe au moteur electrique de propulsion (70) et dans une bouele secondaire de regulation regroupant au moins le premier echangeur (20) et un troisieme
echangeur thermique (24) associe a l'habitaele.
Procede de regulation selon la revendication 9, caracterise en ce qu'il prevoit un premier mode de fonctionnement dans lequel la premiere vanne (31) est fermee et la deuxieme vanne (S I) est ouverte, un deuxieme mode de fonctionnement dans lequel la premiere vanne (31) est ouverte et la deuxieme Yanne tS) est fermee.
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- -8 11. Procdd6 do regulation salon 1a [ovondication 10, ou[ct6[is6 on co at 1a deuxi6me vanno ost Mambo, u p[6voit au mains den% modes de fgnchonuemn1 salon qua le guide averse on non an quathme
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T 12. P[o66dd de [gul,1ion scion 1a [syndication 9, 10 ou 11, ctac1dTisE on ce qu'4 p[dvoi1 flu moins an mode de nchonnement od les den%
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