FR2960482A3 - Dispositif de refroidissement pour vehicule automobile electrique - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de refroidissement pour véhicule automobile électrique, comprenant un circuit de refroidissement apte à refroidir à l'aide d'un liquide de refroidissement un ensemble moteur (2) comprenant un moteur électrique et un système électronique de pilotage, caractérisé en ce que le dispositif comprend un circuit d'acheminement d'air apte à acheminer de l'air depuis l'extérieur du véhicule jusqu'à l'habitacle du véhicule, ledit circuit d'acheminement d'air comprenant : - un échangeur thermique (4) apte à assurer un échange thermique entre le liquide de refroidissement et de l'air provenant de l'extérieur du véhicule, et - un moyen de chauffage (5) apte à assurer un échange thermique entre le liquide de refroidissement et l'air acheminé vers l'habitacle.

Description

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE ELECTRIQUE L'invention a pour objet un dispositif de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant un circuit de refroidissement apte à refroidir un ensemble moteur à l'aide d'un liquide de refroidissement. L'invention s'applique aux véhicules automobiles électriques et hybrides. Dans un véhicule traditionnel à moteur à combustion interne, le moteur est refroidi par un circuit d'eau. Les calories dégagées par le moteur sont nombreuses. En été, les calories sont évacuées par un radiateur, situé en face avant du véhicule. En hiver, le circuit d'eau traverse également un aérotherme, qui est situé sous la planche de bord et qui permet le chauffage de l'habitacle. L'échauffement du moteur est très important et suffisamment rapide pour que cette solution de chauffage de l'habitacle soit suffisante. Dans le cas d'un véhicule électrique, le chauffage est un problème très important car les rendements d'un moteur électrique sont très supérieurs à ceux d'un moteur thermique. Aussi, un grand nombre de véhicules électriques sont équipés de résistances électriques chauffantes destinées au chauffage des passagers. Ces résistances électriques présentent toutefois une consommation énergétique importante. Pour assurer le chauffage de l'habitacle, il est également connu d'équiper les véhicules électriques d'une chaudière. Une telle solution constitue une source de pollution.

L'invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention propose un dispositif de refroidissement pour véhicule automobile électrique permettant d'assurer le chauffage de l'habitacle de manière non polluante et peu consommatrice d'énergie. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de refroidissement pour véhicule automobile électrique, comprenant un circuit de refroidissement apte à refroidir à l'aide d'un liquide de refroidissement un ensemble moteur comprenant un moteur électrique et un système électronique de pilotage.

Le dispositif selon l'invention comprend un circuit d'acheminement d'air apte à acheminer de l'air depuis l'extérieur du véhicule jusqu'à l'habitacle du véhicule, ledit circuit d'acheminement d'air comprenant : - un échangeur thermique apte à assurer un échange thermique entre le liquide de refroidissement et de l'air provenant de l'extérieur du véhicule, et - un moyen de chauffage apte à assurer un échange thermique entre le liquide de refroidissement et l'air acheminé vers l'habitacle. Grâce à la présence de l'échangeur thermique dans le circuit d'acheminement d'air, on peut récupérer la chaleur générée par l'ensemble moteur. Ceci permet de diminuer la consommation énergétique globale du véhicule, puisque la chaleur à apporter par le moyen de chauffage est réduite. On peut ainsi également réduire le dimensionnement du moyen de chauffage et donc son coût. Le moyen de chauffage peut comprendre au moins une résistance 15 chauffante. La résistance chauffante peut être une résistance à coefficient de température positif. Le circuit de refroidissement peut être également apte à refroidir un ensemble batterie. 20 Le dispositif peut comprendre un radiateur apte à refroidir le liquide de refroidissement et une pompe apte à faire circuler le liquide de refroidissement dans le circuit de refroidissement. Le dispositif peut comprendre une première vanne apte à autoriser ou à ne pas autoriser un passage dans l'échangeur thermique du liquide de 25 refroidissement sortant de l'ensemble moteur et une deuxième vanne apte à autoriser ou à ne pas autoriser un passage dans le radiateur du liquide de refroidissement sortant de l'échangeur. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un dispositif de refroidissement décrit ci-dessus. 30 Le véhicule automobile peut comprendre un dispositif de climatisation muni d'un circuit d'air connecté au circuit de refroidissement du dispositif de refroidissement.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 et 2 illustrent schématiquement le fonctionnement d'un dispositif de refroidissement selon l'invention, - la figure 3 illustre un dispositif selon l'invention muni d'un système de couplage, et - la figure 4 illustre un climatiseur connecté à un dispositif selon 10 l'invention. La figure 1 est un schéma de principe simplifié d'un circuit de refroidissement de véhicule électrique. Le circuit de refroidissement comprend une pompe électrique 1, un ensemble moteur 2 et un radiateur 3. La pompe électrique 1, de préférence à débit variable, permet de faire 15 circuler un liquide de refroidissement avec un débit plus ou moins important en fonction du refroidissement souhaité. L'ensemble moteur 2 comprend une machine électrique de traction et un boîtier électronique permettant le pilotage du moteur de traction à partir de l'énergie stockée dans une batterie haute tension. L'ensemble moteur 2 20 s'échauffe du fait des pertes électriques et doit être refroidi. Le radiateur 3 est situé en face avant du véhicule, comme dans le cas d'un véhicule à combustion interne. Le radiateur 3 permet de refroidir le liquide de refroidissement en évacuant les calories dans l'air extérieur. Le radiateur 3 est aussi équipé d'un groupe moto-ventilateur permettant de 25 faciliter le refroidissement, notamment lorsque le véhicule roule à basse vitesse, et pour lequel les vitesses d'air circulant dans le radiateur 3 sont insuffisantes. Le circuit de refroidissement selon l'invention est complété par un ensemble tel que celui illustré à la figure 2. Cet ensemble comprend un 30 système de chauffage à deux étages. Le premier étage est constitué d'un échangeur thermique 4, par exemple un aérotherme, traversé par le liquide de refroidissement du circuit de refroidissement. L'air extérieur, actionné par un ventilateur 6, traverse cet échangeur 4 pour évacuer les calories du liquide de refroidissement. Cet air, déjà un peu réchauffé, traverse ensuite le deuxième étage du système de chauffage. Le deuxième étage est constitué de résistances chauffantes 5 de type à coefficient de température positif. L'air pénètre ensuite dans l'habitacle 7 afin de le réchauffer. Le courant électrique à injecter dans les résistances chauffantes 5 est directement piloté par un calculateur de chauffage 8 destiné à réguler la température de l'air de l'habitacle 7. Le calculateur de chauffage 8 va également piloter le ventilateur 6 pour réguler le débit d'air à injecter dans l'habitacle 7. La figure 3, sur laquelle les éléments identiques à ceux des figures 1 et 2 portent les mêmes références, illustre le circuit de refroidissement dans lequel est intégré cet ensemble. Le circuit comprend un clapet anti-retour 9, une première vanne 10, qui est une électrovanne à trois voies, destinée à faire passer ou non le liquide de refroidissement dans l'échangeur thermique 4, ainsi qu'une deuxième vanne 11, qui est également une électrovanne à trois voies, destinée à faire passer ou non le liquide de refroidissement dans le radiateur 3. Une utilisation possible du dispositif selon l'invention est le chauffage de l'habitacle en hiver. Le dispositif peut également être utilisé avec des températures extérieures plus élevées afin d'offrir une possibilité de mixage à l'utilisateur. La figure 4 illustre le principe de fonctionnement d'un climatiseur mettant en oeuvre un dispositif de refroidissement selon l'invention. Les flèches indiquent le sens de circulation de l'air.

De l'air extérieur est admis dans l'appareil et traverse un évaporateur 12. Si la boucle froide existe et fonctionne, l'air est refroidi en passant cet échangeur 12. Ensuite, selon la position d'un volet de mixage 13, une partie de cet air est directement envoyée en sortie du climatiseur, l'autre partie étant réchauffée en traversant l'aérotherme 4 et le climatiseur.

Sur un tableau type chauffage ou climatisation manuelle, l'utilisateur dispose d'un moyen d'action, comme par exemple un bouton rotatif ou une tirette, pour bouger le volet de mixage 13. Si les résistances chauffantes 5 ne sont pas activées et s'il n'y a pas d'eau chaude circulant dans l'aérotherme 4, la température en sortie du climatiseur sera toujours égale à la température à la sortie de l'évaporateur 12, quelle que soit la position du volet de mixage 13. L'utilisateur ne ressentira donc aucune variation de température d'air soufflé. Un moyen d'offrir une variation de température à l'utilisateur est bien sûr de mettre en route les résistances chauffantes 5 mais la consommation induite va réduire d'autant l'autonomie du véhicule alors que l'utilisateur n'en aura pas conscience. Une autre solution, n'induisant pas de consommation électrique, est d'utiliser les calories de l'ensemble moteur pour chauffer l'air dans l'aérotherme 4. Selon le même principe que celui décrit précédemment, l'eau refroidissant l'ensemble moteur est amenée dans l'aérotherme 4 pour chauffer l'air et ainsi apporter une variation d'air soufflé à l'utilisateur. Les électrovannes 10, 11 peuvent orienter le fluide depuis leur entrée vers une sortie S1 ou S2. Suivant leurs commandes, il apparaît donc quatre 15 modes de fonctionnement possibles. Si la première électrovanne 10 est ouverte en sortie S2 et fermée en sortie S1 et que la deuxième électrovanne 11 est ouverte en sortie S2 et fermée en sortie S1, le liquide de refroidissement ne traverse aucun échangeur.

20 Si la première électrovanne 10 est ouverte en sortie S1 et fermée en sortie S2 et que la deuxième électrovanne 11 est ouverte en sortie S2 et fermée en sortie S1, le liquide de refroidissement ne traverse que l'échangeur 4 de l'habitacle. Ce mode de fonctionnement est particulièrement intéressant puisque toutes les calories dissipées sont récupérées pour chauffer 25 l'habitacle. Si la première électrovanne 10 est ouverte en sortie S1 et fermée en sortie S2 et que la deuxième électrovanne 11 est ouverte en sortie S1 et fermée en sortie S2, le liquide de refroidissement traverse les deux échangeurs 4, 3. On peut passer dans ce mode lorsque l'habitacle est 30 suffisamment chaud et que l'on a encore un besoin de refroidissement important (le liquide de refroidissement a tendance à s'échauffer). Enfin, si la première électrovanne 10 est ouverte en sortie S2 et fermée en sortie S1 et que la deuxième électrovanne 11 est ouverte en sortie S1 et fermée en sortie S2, le liquide de refroidissement ne traverse que le radiateur 3. On peut être amené à passer dans ce mode de fonctionnement dans les deux cas suivants : - si le calculateur de chauffage interdit le couplage (pas de besoin de 5 chauffage par exemple, en été notamment), - si le besoin de refroidissement continue d'augmenter, alors pour évacuer le plus possible de calories, on souhaite augmenter au maximum le débit dans le radiateur et réduire les pertes de charge dans le circuit. Dans une variante, en plus des calories disponibles au niveau de 10 l'ensemble moteur, il est possible de valoriser les calories générées par la batterie de traction. En effet, cette batterie dégage de la chaleur en fournissant la puissance électrique pour la traction. Il est même nécessaire dans certaines conditions de refroidir cette batterie pour éviter des problèmes de limitation de puissance ou de vieillissement batterie.

15 On peut ainsi envisager d'ajouter un circuit d'eau destiné au refroidissement de l'ensemble batterie. Ce refroidissement peut se faire par de l'eau ou de l'air. Dans le cas d'un refroidissement par de l'air, on peut ajouter un échangeur air-eau pour coupler le circuit de refroidissement de l'ensemble chargeur de batterie au circuit de chauffage de l'habitacle.

20 Le dispositif de refroidissement selon l'invention est ainsi très simple à mettre en oeuvre. Il permet, à moindre coût, de diminuer la consommation énergétique du chauffage du véhicule et ainsi de maximiser l'autonomie du véhicule électrique.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de refroidissement pour véhicule automobile électrique, comprenant un circuit de refroidissement apte à refroidir à l'aide d'un liquide de refroidissement un ensemble moteur (2) comprenant un moteur électrique et un système électronique de pilotage, caractérisé en ce que le dispositif comprend un circuit d'acheminement d'air apte à acheminer de l'air depuis l'extérieur du véhicule jusqu'à l'habitacle (7) du véhicule, ledit circuit d'acheminement d'air comprenant : - un échangeur thermique (4) apte à assurer un échange thermique entre le liquide de refroidissement et de l'air provenant de l'extérieur du véhicule, et - un moyen de chauffage (5) apte à assurer un échange thermique entre le liquide de refroidissement et l'air acheminé vers l'habitacle (7).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de chauffage (5) comprend au moins une résistance chauffante (5).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance chauffante (5) est une résistance à coefficient de température positif.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement est également apte à refroidir un ensemble batterie.
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un radiateur (3) apte à refroidir le liquide de refroidissement et une pompe (1) apte à faire circuler le liquide de refroidissement dans le circuit de refroidissement.
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une première vanne (10) apte à autoriser ou à ne pas autoriser un passage dans l'échangeur thermique (4) du liquide de refroidissement sortant de l'ensemble moteur (2) et une deuxième vanne (11) apte à autoriser ouà ne pas autoriser un passage dans le radiateur (3) du liquide de refroidissement sortant de l'échangeur (4).
7. 7. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 6.
8. 8. Véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de climatisation muni d'un circuit d'air connecté au circuit de refroidissement du dispositif de refroidissement.