FR3136712A1 - Dispositif de gestion thermique pour circuit de refroidissement de vehicule electrique, procede et vehicule sur la base d’un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de gestion thermique pour circuit de refroidissement de vehicule electrique, procede et vehicule sur la base d’un tel dispositif Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un dispositif de gestion thermique (TM) pour un système de circuit de refroidissement de véhicule électrique. Ce système comprend un circuit de batterie (CB) et un circuit de radiateur (CR) connectés audit dispositif (TM). Le circuit de batterie (CB) comprend une batterie de traction (B), un refroidisseur (R) et au moins un dispositif de chauffage (WH), et un dispositif de dégazage (DG). Le circuit de radiateur (CR) comprend un chargeur (CG), un onduleur (I) d’actionneur électrique et un radiateur (H). Selon l’invention, le dispositif de gestion thermique (TM) comprend :- une pompe de batterie (PB) et une pompe de radiateur (PR) pour les circuits correspondants (CB, CR) ; et- au moins un moyen de connexion (C1, C2) pour connecter ou déconnecter lesdits circuits (CB, CR) l’un vis-à-vis de l’autre. L’invention concerne également un procédé et véhicule sur la base d’un tel dispositif. Fig. 1

Description

DISPOSITIF DE GESTION THERMIQUE POUR CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT DE VEHICULE ELECTRIQUE, PROCEDE ET VEHICULE SUR LA BASE D’UN TEL DISPOSITIF
L’invention concerne le domaine des circuits de refroidissement des véhicules à moteur de traction électrique.
Dans ce domaine, il a été proposé des méthodes et organes de pilotage dédiés, pour une gestion thermique spécifique à un circuit de refroidissement. Malheureusement, dans le cas d’une telle gestion étant spécifique à un circuit de refroidissement, si des variantes de gestion thermique sont présentes dans le circuit de refroidissement, il y a nécessité de développer une autre solution ou un autre composant pour s’adapter au circuit de refroidissement modifié. En d’autres termes, il y a un manque de transversalité des solutions de l’art antérieur.
Ainsi, un objectif de l’invention est de pallier les défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer un système de gestion thermique pour circuit de refroidissement, ayant une meilleure transversalité que dans l’art antérieur.
Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un dispositif de gestion thermique pour un système de circuit de refroidissement de véhicule automobile à moteur de traction électrique, le système de circuit de refroidissement comprenant :
- un circuit de batterie connectant le dispositif de gestion thermique à une boucle de batterie configurée pour être connectée à une batterie de traction, à un refroidisseur et à au moins un dispositif de chauffage, ainsi qu’à un dispositif de dégazage,
- un circuit de radiateur connectant le dispositif de gestion thermique à une boucle de radiateur, configurée pour être connectée à un chargeur, à un onduleur d’actionneur électrique et à un radiateur,
le dispositif de gestion thermique comprenant :
- une pompe de batterie configurée pour être connectée au circuit de batterie,
- une pompe de radiateur configurée pour être connectée au circuit de radiateur, et
- au moins un moyen de connexion pour connecter ou déconnecter en communication fluidique le circuit de batterie vis-à-vis du circuit de radiateur.
Avantageusement, le dispositif de gestion thermique permet de faire circuler et distribuer le flux d’eau en fonction de plusieurs types d’architectures de circuits d’eau et de gestion thermique.
Plusieurs systèmes impliquent une diversité liée à la pompe à chaleur. Puisque celle-ci n’est pas transversale et est une option, il existe des versions avec pompe à chaleur ou sans pompe à chaleur. Le dispositif de gestion thermique permettant la distribution du fluide dans le circuit d’eau, est donc spécifique aux deux options. Ainsi, l’invention permet d’avoir un dispositif de gestion thermique commun à ces deux options.
Selon une variante, la boucle de batterie comprend une première boucle configurée pour être connectée à la batterie de traction, et une deuxième boucle configurée pour être connectée à un dispositif de chauffage d’eau monté en série avec le refroidisseur. Cela permet d’isoler la boucle de batterie de la boucle du refroidisseur et de prévoir des dérivations spécifiques ou différentes configurations de systèmes de gestion thermique avec le même dispositif de gestion thermique.
Selon une variante, ledit moyen de connexion connecte un premier point de dérivation en aval de la batterie de traction de la boucle de batterie, vers la pompe de radiateur en amont de ladite boucle de radiateur ; puis un deuxième point de dérivation en aval du radiateur ou de l’onduleur, vers la pompe de batterie en amont du refroidisseur et en aval du dispositif de dégazage. Cela permet de connecter les deux circuits l’un à l’autre et prévoir différentes configurations du dispositif de gestion thermique.
Selon une variante, la boucle de batterie comprend une troisième boucle configurée pour être connectée à la batterie de traction montée en série avec le refroidisseur, et une quatrième boucle configurée pour être connectée à un dispositif de chauffage d’eau monté en série avec un dispositif de chauffage de cabine, et pour être en outre connectée à la troisième boucle d’un troisième point de dérivation en aval de la batterie de traction vers un quatrième point de dérivation en aval d’une pompe de chauffage et en amont du dispositif de chauffage d’eau.
Cela permet de prévoir davantage de configurations spécifiques différentes de systèmes de gestion thermique avec le même dispositif de gestion thermique. En particulier, il est possible d’isoler le circuit de batterie du dispositif de chauffage.
Selon une variante, le circuit de radiateur comprend une boucle d’actionneur configurée pour être connectée à un actionneur électrique, connectée à la boucle de radiateur en parallèle des positions du chargeur et de l’onduleur. Cela permet de court-circuiter l’onduleur ou l’actionneur.
Selon une variante, le circuit de radiateur comprend deux sorties connectées au dispositif de gestion thermique, l’une étant configurée pour passer par le radiateur, l’autre étant configurée pour court-circuiter le radiateur. Cela permet de court-circuiter ou non le radiateur.
Selon une variante, le dispositif de gestion thermique est configuré pour prendre quatre configurations, dans lesquelles :
- lesdits circuits sont déconnectés l’un de l’autre, la pompe de batterie est activée et la pompe de radiateur est activée ;
- lesdits circuits sont déconnectés l’un de l’autre, la pompe de batterie est désactivée et la pompe de radiateur est activée, optionnellement avec une isolation du circuit de radiateur ;
- lesdits circuits sont connectés ensemble, la pompe de batterie est activée et la pompe de radiateur est désactivée ; et
- lesdits circuits sont connectés ensemble, la pompe de batterie est désactivée et la pompe de radiateur est désactivée. Cela permet d’avoir des configurations adaptées aux systèmes de circuits de refroidissement avec ou sans pompe à chaleur.
Un autre objet de l’invention concerne un système de circuit de refroidissement comprenant :
- un dispositif de gestion thermique selon l’invention,
- un circuit de batterie connectant le dispositif de gestion thermique à une boucle de batterie configurée pour être connectée à une batterie de traction, à un refroidisseur et à au moins un dispositif de chauffage, ainsi qu’à un dispositif de dégazage,
- un circuit de radiateur connectant le dispositif de gestion thermique à une boucle de radiateur, configurée pour être connectée à un chargeur, à un onduleur d’actionneur électrique et à un radiateur.
L’invention a également trait à un véhicule automobile comprenant un dispositif de gestion thermique selon l’invention.
L’invention porte en outre sur un procédé de gestion thermique au moyen d’un dispositif de gestion thermique selon l’invention, dans un système de circuit de refroidissement de véhicule automobile à moteur de traction électrique, le système de circuit de refroidissement comprenant :
- un circuit de batterie connectant le dispositif de gestion thermique à une boucle de batterie configurée pour être connectée à une batterie de traction, à un refroidisseur et à au moins un dispositif de chauffage, ainsi qu’à un dispositif de dégazage,
- un circuit de radiateur connectant le dispositif de gestion thermique à une boucle de radiateur, configurée pour être connectée à un chargeur, à un onduleur d’actionneur électrique et à un radiateur,
le procédé de gestion thermique comprenant les étapes suivantes :
- déconnecter lesdits circuits l’un de l’autre, activer la pompe de batterie et activer la pompe de radiateur ;
- déconnecter lesdits circuits l’un de l’autre, désactiver la pompe de batterie et activer la pompe de radiateur, optionnellement avec une isolation du circuit de radiateur ;
- connecter lesdits circuits ensemble, activer la pompe de batterie et désactiver la pompe de radiateur, optionnellement avec une isolation de la deuxième boucle ; et
- connecter lesdits circuits ensemble, désactiver la pompe de batterie et désactiver la pompe de radiateur.
L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
- illustre schématiquement une architecture de circuit de refroidissement intégrant un dispositif de gestion thermique selon un premier mode de réalisation préféré de l’invention ;
- illustre schématiquement quatre différentes configurations d’un dispositif de gestion thermique de l’architecture de la ; et
- illustre schématiquement une architecture de circuit de refroidissement intégrant un dispositif de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation.
L’invention concerne un dispositif de gestion thermique TM pour la gestion thermique d’un circuit de refroidissement d’un véhicule automobile à moteur de traction électrique.
L’invention concerne en outre un système de circuit de refroidissement correspondant. Ce type de système comprend un circuit de batterie CB comprenant une boucle de batterie BB ; et un circuit de radiateur CR comprenant une boucle de radiateur BR, ces circuits étant connectés au dispositif de gestion thermique TM.
La boucle de batterie BB est configurée pour être connectée à une batterie de traction B, à un refroidisseur R et à au moins un dispositif de chauffage WH, CH, ainsi qu’à un dispositif de dégazage DG. En particulier, la boucle de batterie BB comprend une première boucle B1 configurée pour être connectée à la batterie de traction B, et une deuxième boucle B2 configurée pour être connectée à un dispositif de chauffage d’eau WH monté en série avec le refroidisseur R. Cela correspond au premier mode de réalisation illustrée en .
Dans le deuxième mode de réalisation, illustré en , la boucle de batterie BB comprend :
- d’une part une première boucle B1 configurée pour être connectée à la batterie de traction B montée en série avec le refroidisseur R ; et
- d’autre part une deuxième boucle B2 configurée pour être connectée à un dispositif de chauffage d’eau WH monté en série avec un dispositif de chauffage de cabine CH. Elle est en outre configurée pour être connectée à la première boucle B1 depuis un point de dérivation P3 en aval de la batterie de traction B vers un point de dérivation P4 en aval d’une pompe de chauffage PC et en amont du dispositif de chauffage d’eau WH.
La boucle de radiateur BR est configurée pour être connectée à un chargeur CG, à un onduleur I d’actionneur électrique et à un radiateur H. En particulier, le circuit de radiateur CR comprend une boucle d’actionneur BA configurée pour être connectée à un actionneur électrique ED, et pour être connectée à la boucle de radiateur BR en parallèle des positions du chargeur CG et de l’onduleur I.
Dans les variantes illustrées, le circuit de radiateur CR comprend deux sorties (points de dérivation P2 et P2a) connectées au dispositif de gestion thermique TM, l’une étant configurée pour passer par le radiateur H, l’autre étant configurée pour court-circuiter le radiateur H.
Selon l’invention, le dispositif de gestion thermique TM comprend :
- une pompe de batterie PB configurée pour être connectée au circuit de batterie CB,
- une pompe de radiateur PR configurée pour être connectée au circuit de radiateur CR, et
- au moins un moyen de connexion C1, C2 pour connecter ou déconnecter en communication fluidique le circuit de batterie CB vis-à-vis du circuit de radiateur CR.
Les moyens de connexion C1, C2 sont en particulier des canalisations dans le dispositif de gestion thermique TM.
Dans les deux modes de réalisation présentés, l’intérêt recherché est de chauffer l’habitacle. Dans le premier cas, cette fonction est réalisée par la pompe à chaleur.
Dans le deuxième cas, la pompe à chaleur n’étant pas présente, cette fonction doit être assuré par le circuit d’eau, et par une boucle à haute température HT dédiée.
L’architecture du premier mode de réalisation illustré en représente la gestion thermique et son dispositif de gestion thermique TM associé, pour un circuit d’eau compatible avec une fonction de pompe à chaleur.
Le système de gestion thermique dans ce mode de réalisation se compose d’un circuit d’eau dit « à très basse température TBT » par le circuit de batterie CB, et d’un circuit d’eau dit « à basse température BT » par le circuit de radiateur CR ; ainsi que d’un dispositif de gestion thermique TM composé de deux pompes à eau PB, PR et de préférence d’un système de vannes multivoies (non représentées).
Ce dispositif de gestion thermique TM autorise quatre configurations de pilotage afin d’optimiser la récupération de calories et la distribution de flux entre les deux circuits d’eau.
L’architecture du deuxième mode de réalisation illustré en représente la gestion thermique et son dispositif de gestion thermique TM, pour un circuit d’eau compatible sans fonction de pompe à chaleur.
Le système de gestion thermique dans ce mode de réalisation se compose d’un dispositif de gestion thermique TM strictement identique à la version compatible à une pompe à chaleur, conservant ainsi les mêmes pompes à eau et de préférence le même système de vannes multivoies.
Il autorise néanmoins une gestion thermique différente, puisque le circuit d’eau se compose de 3 boucles d’eau : à très basse température TBT, à basse température BT et à haute température HT.
Le dispositif de gestion thermique TM conserve donc ses quatre configurations de pilotage, présentées en mais les fonctions associées au circuit d’eau sont différentes.
Dans la première configuration CF1, lesdits circuits CB, CR sont déconnectés l’un de l’autre, la pompe de batterie PB est activée et la pompe de radiateur PR est activée. Dans le premier mode de réalisation, cela permet de réaliser un chauffage d’habitacle par récupération de calories de la batterie B, via à la pompe à chaleur. Dans le cas du deuxième mode de réalisation, cela permet de réaliser un chauffage habitacle par la boucle HT indépendante
Dans la deuxième configuration CF2, lesdits circuits CB, CR sont déconnectés l’un de l’autre, la pompe de batterie PB est désactivée et la pompe de radiateur PR est activée.
Dans le premier mode de réalisation, cela permet de réaliser une stimulation du refroidisseur, et d’avoir un chauffage de l’habitacle par une pompe à chaleur.
Pour le deuxième mode de réalisation, il y a de préférence une isolation de la boucle à basse température BT (circuit de radiateur CR mentionné plus haut). Dans ce cas, cela permet de réaliser un chauffage de l’habitacle en commun avec le chauffage de la batterie.
Dans la troisième configuration CF3, lesdits circuits CB, CR sont connectés ensemble, la pompe de batterie PB est activée et la pompe de radiateur PR est désactivée.
Dans le premier mode de réalisation, cela permet de réaliser un chauffage de l’habitacle par récupération de calories de la boucle à basse température BT et la boucle à très basse température TBT.
Pour le deuxième mode de réalisation, il y a de préférence une isolation de la boucle à haute température HT (troisième boucle B2 mentionnée plus haut). Dans ce cas, cela permet de réaliser un chauffage de l’habitacle par la boucle à haute température HT indépendante.
Dans la quatrième configuration CF4, lesdits circuits CB, CR sont connectés ensemble, la pompe de batterie PB est désactivée et la pompe de radiateur PR est désactivée. Dans le premier mode de réalisation, cela permet de réaliser un chauffage de l’habitacle par récupération de calories de la boucle à basse température BT. Dans le cas du deuxième mode de réalisation, cela permet de réaliser un chauffage de l’habitacle et de la batterie B en commun ainsi qu’un refroidissement par le circuit à basse température BT.

Claims (10)

  1. Dispositif de gestion thermique (TM) pour un système de circuit de refroidissement de véhicule automobile à moteur de traction électrique, le système de circuit de refroidissement comprenant :
    - un circuit de batterie (CB) connectant le dispositif de gestion thermique (TM) à une boucle de batterie (BB) configurée pour être connectée à une batterie de traction (B), à un refroidisseur (R) et à au moins un dispositif de chauffage (WH, CH), ainsi qu’à un dispositif de dégazage (DG),
    - un circuit de radiateur (CR) connectant le dispositif de gestion thermique (TM) à une boucle de radiateur (BR), configurée pour être connectée à un chargeur (CG), à un onduleur (I) d’actionneur électrique et à un radiateur (H),
    le dispositif de gestion thermique (TM) comprenant :
    - une pompe de batterie (PB) configurée pour être connectée au circuit de batterie (CB),
    - une pompe de radiateur (PR) configurée pour être connectée au circuit de radiateur (CR), et
    - au moins un moyen de connexion (C1, C2) pour connecter ou déconnecter en communication fluidique le circuit de batterie (CB) vis-à-vis du circuit de radiateur (CR).
  2. Dispositif de gestion thermique (TM) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle de batterie (BB) comprend une première boucle (B1) configurée pour être connectée à la batterie de traction (B), et une deuxième boucle (B2) configurée pour être connectée à un dispositif de chauffage d’eau (WH) monté en série avec le refroidisseur (R).
  3. Dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit moyen de connexion connecte un premier point de dérivation (P1) en aval de la batterie de traction (B) de la boucle de batterie (BB), vers la pompe de radiateur (PR) en amont de ladite boucle de radiateur (BR) ; puis un deuxième point de dérivation (P2, P2a) en aval du radiateur (H) ou de l’onduleur (I), vers la pompe de batterie (PB) en amont du refroidisseur (R) et en aval du dispositif de dégazage (DG).
  4. Dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la boucle de batterie (BB) comprend une troisième boucle (B1) configurée pour être connectée à la batterie de traction (B) montée en série avec le refroidisseur (R), et une quatrième boucle (B2) configurée pour être connectée à un dispositif de chauffage d’eau (WH) monté en série avec un dispositif de chauffage de cabine (CH), et pour être en outre connectée à la troisième boucle (B1) d’un troisième point de dérivation (P3) en aval de la batterie de traction (B) vers un quatrième point de dérivation (P4) en aval d’une pompe de chauffage (PC) et en amont du dispositif de chauffage d’eau (WH).
  5. Dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit de radiateur (CR) comprend une boucle d’actionneur (BA) configurée pour être connectée à un actionneur électrique (ED), connectée à la boucle de radiateur (BR) en parallèle des positions du chargeur (CG) et de l’onduleur (I).
  6. Dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit de radiateur (CR) comprend deux sorties connectées au dispositif de gestion thermique (TM), l’une étant configurée pour passer par le radiateur (H), l’autre étant configurée pour court-circuiter le radiateur (H).
  7. Dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il est configuré pour prendre quatre configurations, dans lesquelles :
    - lesdits circuits (CB, CR) sont déconnectés l’un de l’autre, la pompe de batterie (PB) est activée et la pompe de radiateur (PR) est activée ;
    - lesdits circuits (CB, CR) sont déconnectés l’un de l’autre, la pompe de batterie (PB) est désactivée et la pompe de radiateur (PR) est activée, optionnellement avec une isolation du circuit de radiateur (CR) ;
    - lesdits circuits (CB, CR) sont connectés ensemble, la pompe de batterie (PB) est activée et la pompe de radiateur (PR) est désactivée ; et
    - lesdits circuits (CB, CR) sont connectés ensemble, la pompe de batterie (PB) est désactivée et la pompe de radiateur (PR) est désactivée.
  8. Système de circuit de refroidissement comprenant :
    - un dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,
    - un circuit de batterie (CB) connectant le dispositif de gestion thermique (TM) à une boucle de batterie (BB) configurée pour être connectée à une batterie de traction (B), à un refroidisseur (R) et à au moins un dispositif de chauffage (WH, CH), ainsi qu’à un dispositif de dégazage (DG),
    - un circuit de radiateur (CR) connectant le dispositif de gestion thermique (TM) à une boucle de radiateur (BR), configurée pour être connectée à un chargeur (CG), à un onduleur (I) d’actionneur électrique et à un radiateur (H).
  9. Véhicule automobile comprenant un dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
  10. Procédé de gestion thermique au moyen d’un dispositif de gestion thermique (TM) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans un système de circuit de refroidissement de véhicule automobile à moteur de traction électrique, le système de circuit de refroidissement comprenant :
    - un circuit de batterie (CB) connectant le dispositif de gestion thermique (TM) à une boucle de batterie (BB) configurée pour être connectée à une batterie de traction (B), à un refroidisseur (R) et à au moins un dispositif de chauffage (WH, CH), ainsi qu’à un dispositif de dégazage (DG),
    - un circuit de radiateur (CR) connectant le dispositif de gestion thermique (TM) à une boucle de radiateur (BR), configurée pour être connectée à un chargeur (CG), à un onduleur (I) d’actionneur électrique et à un radiateur (H),
    le procédé de gestion thermique comprenant les étapes suivantes :
    - déconnecter lesdits circuits (CB, CR) l’un de l’autre, activer la pompe de batterie (PB) et activer la pompe de radiateur (PR) ;
    - déconnecter lesdits circuits (CB, CR) l’un de l’autre, désactiver la pompe de batterie (PB) et activer la pompe de radiateur (PR), optionnellement avec une isolation du circuit de radiateur (CR) ;
    - connecter lesdits circuits (CB, CR) ensemble, activer la pompe de batterie (PB) et désactiver la pompe de radiateur (PR), optionnellement avec une isolation de la deuxième boucle (B2) ; et
    - connecter lesdits circuits (CB, CR) ensemble, désactiver la pompe de batterie (PB) et désactiver la pompe de radiateur (PR).
FR2205991A 2022-06-20 2022-06-20 Dispositif de gestion thermique pour circuit de refroidissement de vehicule electrique, procede et vehicule sur la base d’un tel dispositif Pending FR3136712A1 (fr)

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