FR3143439A1 - Vehicule automobile comprenant un dispositif de gestion thermique de deux circuits thermiques, procede et programme sur la base d’un tel vehicule - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un véhicule automobile comprenant :- un circuit thermique qui comprend deux boucles (2) alimentées chacune par un fluide, comportant des jeux de dispositifs calorifiques (2.1, 2.2, 2.3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 ) ;- un dispositif de gestion thermique (1) qui comprend :- une vanne (1.1, 1.2) sur chaque boucle (2, 3) pour distribuer le fluide correspondant ;- un refroidisseur (1.3) comportant un gaz réfrigérant, connecté aux boucles (2, 3) pour échanger des calories entre les fluides, et le gaz réfrigérant ;- une pompe (1.4, 1.5) sur chaque boucle pour mettre en mouvement le fluide. Ainsi, le dispositif de gestion thermique permet de commander des boucles ayant des caractéristiques différentes. Figure 1.
Description
L’invention concerne le domaine des circuits de refroidissement des véhicules électriques. L’invention concerne plus généralement des dispositifs et procédé de commande de circuits thermiques de ces véhicules.
Dans ce domaine, l’art antérieur a proposé des méthodes et organes de pilotage dédiés à une gestion thermique spécifique, par exemple pour un circuit thermique d’une batterie de traction du véhicule.
En utilisation, plusieurs dispositifs calorifiques du véhicule peuvent nécessiter, chacun, un circuit thermique spécifique, et donc autant de dispositifs de commande. Cela implique une complexité de gestion thermique des différents circuits et moyens de commandes ; ainsi qu’un besoin de plusieurs composants.
Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution d’optimisation du nombre de dispositifs de commande et de composants y relatifs, pour plusieurs circuits thermiques dans un véhicule électrique.
Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant un circuit thermique qui comprend une première boucle alimentée par un premier fluide, la première boucle comprenant une batterie de traction, un dispositif de chauffage, une première boîte de dégazage, et un dispositif de gestion thermique qui comprend :
- une première vanne connectée à la première boucle pour distribuer le premier fluide ;
- un refroidisseur comportant un gaz réfrigérant, connecté à la première boucle, le refroidisseur étant configuré pour échanger de la chaleur entre le premier fluide, et le gaz réfrigérant ;
- une première pompe pour mettre en mouvement le premier fluide ;
caractérisé en ce que le circuit thermique comprend en outre une deuxième boucle alimentée par un deuxième fluide, la deuxième boucle comprenant un deuxième jeu de dispositifs calorifiques ;
en ce que le dispositif de gestion thermique comprend en outre :
- une deuxième vanne connectée à la deuxième boucle pour distribuer le deuxième fluide ; et
- une deuxième pompe permettant de mettre en mouvement le deuxième fluide ;
et en ce que le refroidisseur est également connecté à la deuxième boucle, et est configuré pour échanger de la chaleur en outre entre le deuxième fluide, et le gaz réfrigérant.
- une première vanne connectée à la première boucle pour distribuer le premier fluide ;
- un refroidisseur comportant un gaz réfrigérant, connecté à la première boucle, le refroidisseur étant configuré pour échanger de la chaleur entre le premier fluide, et le gaz réfrigérant ;
- une première pompe pour mettre en mouvement le premier fluide ;
caractérisé en ce que le circuit thermique comprend en outre une deuxième boucle alimentée par un deuxième fluide, la deuxième boucle comprenant un deuxième jeu de dispositifs calorifiques ;
en ce que le dispositif de gestion thermique comprend en outre :
- une deuxième vanne connectée à la deuxième boucle pour distribuer le deuxième fluide ; et
- une deuxième pompe permettant de mettre en mouvement le deuxième fluide ;
et en ce que le refroidisseur est également connecté à la deuxième boucle, et est configuré pour échanger de la chaleur en outre entre le deuxième fluide, et le gaz réfrigérant.
Avantageusement, l’invention permet d’utiliser un dispositif de gestion thermique et un refroidisseur pour deux circuits de commande ayant des besoins thermiques différents. En particulier, l’invention permet de faire circuler et distribuer le flux de deux fluides caloporteurs aux caractéristiques différentes. Les dispositifs des boucles permettent d’avoir un contrôle à la fois d’un système thermique de batterie et de chauffage d’habitacle ; et d’un système thermique de chargeur avec un radiateur.
Selon une variante, le premier fluide comprend un fluide diélectrique ; et le deuxième fluide comprend de l’eau glycolée.
Cela permet d’adapter le dispositif de gestion à un système thermique de batterie et de chauffage d’habitacle ; ainsi qu’à un système thermique de chargeur avec un radiateur.
Selon une variante, la première vanne et la deuxième vanne sont des vannes à trois voies.
Cela permet de limiter le nombre et la longueur de conduits de circuit thermique nécessaires.
Selon une variante, la première vanne et la deuxième vanne sont configurées pour prendre chacune les positions suivantes :
- une position de désactivation du refroidisseur, dans laquelle la première vanne autorise la circulation dans la première boucle ; et/ou la deuxième vanne autorise la circulation dans la deuxième boucle ; et
- une position d’activation du refroidisseur, dans laquelle la première vanne n'autorise pas la circulation dans la première boucle ; et/ou la deuxième vanne n'autorise pas la circulation dans la deuxième boucle.
- une position de désactivation du refroidisseur, dans laquelle la première vanne autorise la circulation dans la première boucle ; et/ou la deuxième vanne autorise la circulation dans la deuxième boucle ; et
- une position d’activation du refroidisseur, dans laquelle la première vanne n'autorise pas la circulation dans la première boucle ; et/ou la deuxième vanne n'autorise pas la circulation dans la deuxième boucle.
Cela permet d’activer ou de désactiver la circulation de fluide vers les composants désignés.
Selon une variante, le dispositif de gestion thermique est configuré pour prendre les configurations suivantes :
- une première configuration dans laquelle la deuxième vanne n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne autorise la circulation via le refroidisseur vers la batterie ;
- une deuxième configuration dans laquelle la deuxième vanne n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne n'autorise pas la circulation vers la batterie ;
- une troisième configuration dans laquelle la deuxième vanne autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne autorise la circulation vers la batterie ;
- une quatrième configuration dans laquelle la deuxième vanne autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne n’autorise pas la circulation vers la batterie.
- une première configuration dans laquelle la deuxième vanne n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne autorise la circulation via le refroidisseur vers la batterie ;
- une deuxième configuration dans laquelle la deuxième vanne n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne n'autorise pas la circulation vers la batterie ;
- une troisième configuration dans laquelle la deuxième vanne autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne autorise la circulation vers la batterie ;
- une quatrième configuration dans laquelle la deuxième vanne autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne n’autorise pas la circulation vers la batterie.
Cela permet de prévoir quatre positions de commande de refroidissement/chauffage d’un système thermique de batterie et de chauffage d’habitacle ; et d’un système thermique de chargeur et radiateur
L’invention porte également sur un procédé de commande d’un dispositif de gestion thermique pour un véhicule selon l’invention, le procédé de commande comprenant les étapes suivantes :
- une première étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne de sorte qu’elle autorise la circulation via le refroidisseur vers la batterie ;
- une deuxième étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation vers la batterie ;
- une troisième étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne de sorte qu’elle autorise la circulation vers la batterie ;
- une quatrième étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne de sorte qu’elle n’autorise pas la circulation vers la batterie.
- une première étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne de sorte qu’elle autorise la circulation via le refroidisseur vers la batterie ;
- une deuxième étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation vers la batterie ;
- une troisième étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne de sorte qu’elle autorise la circulation vers la batterie ;
- une quatrième étape de commande pour commander la deuxième vanne de sorte qu’elle autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne de sorte qu’elle n’autorise pas la circulation vers la batterie.
Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de commande selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.
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 un circuit d’eau et un dispositif de gestion thermique selon un mode de réalisation préféré ;
- illustre schématiquement une première configuration du dispositif de gestion thermique de la ;
- illustre schématiquement une deuxième configuration du dispositif de gestion thermique de la ;
- illustre schématiquement une troisième configuration du dispositif de gestion thermique de la ; et
- illustre schématiquement une quatrième configuration du dispositif de gestion thermique de la .
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L’invention concerne un dispositif de gestion thermique 1 pour un véhicule automobile. Le dispositif de gestion thermique 1 permet de faire circuler et distribuer le flux de deux fluides caloporteurs aux caractéristiques différentes.
L’invention permet d’avoir un dispositif de gestion 1 ayant une transversalité car fonctionnant avec différents circuits, ce qui diminue le nombre de composants de gestion nécessaires.
Le dispositif de gestion 1 s'intègre dans un schéma de circuit présenté en . Ce circuit d'eau est composé d’une première boucle 2 à très basse température ; et d’une deuxième boucle 3 à basse température.
La première boucle 2 est alimentée par un fluide diélectrique. Cette première boucle 2 est elle-même composée de la batterie de traction 2.1, d'un dispositif de chauffage 2.2 à eau, et d'une première boîte de dégazage 2.3.
La deuxième boucle 3 est alimentée par un fluide d’eau glycolée. Cette deuxième boucle 3 est elle-même composée d'une deuxième boîte de dégazage 3.1, d'un chargeur 3.2, d'une machine électrique 3.3, et d'un radiateur 3.4.
Selon l’invention, le dispositif de gestion 1 intègre les fonctions suivantes :
- une vanne 3 voies 1.2 permettant de distribuer le fluide dédié à la boucle 3 à basse température (glycol) ;
- une seconde vanne 3 voies 1.1 permettant de distribuer le fluide dédié à la boucle 2 à très basse température (diélectrique) ;
- un refroidisseur 1.3 permettant l'échange de calories entres 3 fluides (diélectrique, eau glycolée, gaz réfrigérant) ;
- une pompe à eau 2 à très basse température 1.4 permettant de mettre en mouvement le fluide diélectrique ;
- une pompe à eau 1.5 permettant de mettre en mouvement le fluide d’eau glycolée.
- une vanne 3 voies 1.2 permettant de distribuer le fluide dédié à la boucle 3 à basse température (glycol) ;
- une seconde vanne 3 voies 1.1 permettant de distribuer le fluide dédié à la boucle 2 à très basse température (diélectrique) ;
- un refroidisseur 1.3 permettant l'échange de calories entres 3 fluides (diélectrique, eau glycolée, gaz réfrigérant) ;
- une pompe à eau 2 à très basse température 1.4 permettant de mettre en mouvement le fluide diélectrique ;
- une pompe à eau 1.5 permettant de mettre en mouvement le fluide d’eau glycolée.
Ce dispositif de gestion 1 est donc un organe, composé de 5 sous-composants (2 pompes, 2 vannes, 1 refroidisseur) et comprend 9 voies. Il peut prendre quatre positions ou configurations de pilotage, en fonction des besoins thermiques du système, illustrées aux figures 2 à 5.
Dans la première configuration (illustrée en ), la vanne 1.2 est dans un état ne permettant pas de circulation via le refroidisseur 1.3. Les composants de la boucle 3 à basse température sont refroidis par le radiateur.
En outre, la vanne 1.1 est dans un état permettant la circulation du fluide diélectrique à travers la batterie. Celle-ci est refroidie via le refroidisseur 1.3.
Dans la deuxième configuration (illustrée en ), la vanne 1.2 ne change pas d’état, la boucle 3 à basse température garde un fonctionnement identique à la première configuration.
En outre, la vanne 1.1 change d’état, ne permettant plus la circulation du fluide à travers la batterie, mais uniquement entre le dispositif de chauffage 2.2 à eau et le refroidisseur 1.3.
Dans la troisième configuration (illustrée en ), la vanne 1.2 change d’état, autorisant une circulation du fluide vers le refroidisseur 1.3. La boucle 3 à basse température est refroidie par ce dernier, le radiateur 3.4 étant court-circuité.
En outre, la vanne 1.1 change également d’état, autorisant de nouveau une circulation du fluide dans la batterie 2.1.
Dans cette configuration, il y a un échange de calories entre les deux fluides caloporteurs dans le refroidisseur 1.3. Les calories de la boucle 3 à basse température (eau glycolée) sont transportées dans la boucle 2 à très basse température (diélectrique), permettant ainsi de chauffer la batterie 2.1 ou l’habitacle.
Dans la quatrième configuration (illustrée en ), la vanne 1.2 ne change pas d’état, autorisant une circulation du fluide vers le refroidisseur 1.3. La boucle 3 à basse température est refroidie par ce dernier, le radiateur 3.4 étant bypassé.
En outre, la vanne 1.1 change d’état, n’autorisant plus de circulation du fluide dans la batterie 2.1.
Dans cette configuration, il y a un toujours échange de calories entre les deux fluides caloporteurs dans la boucle 3 à basse température, mais uniquement dédié au chauffage de l’habitacle.
Claims (7)
- Véhicule automobile comprenant un circuit thermique qui comprend une première boucle (2) alimentée par un premier fluide, la première boucle (2) comprenant une batterie de traction (2.1), un dispositif de chauffage (2.2), une première boîte de dégazage (2.3), et un dispositif de gestion thermique (1) qui comprend :
- une première vanne (1.1) connectée à la première boucle pour distribuer le premier fluide ;
- un refroidisseur (1.3) comportant un gaz réfrigérant, connecté à la première boucle (2), le refroidisseur (1.3) étant configuré pour échanger de la chaleur entre le premier fluide et le gaz réfrigérant ;
- une première pompe (1.4) pour mettre en mouvement le premier fluide ;
caractérisé en ce que le circuit thermique comprend en outre une deuxième boucle (3) alimentée par un deuxième fluide, la deuxième boucle (3) comprenant un deuxième jeu de dispositifs calorifiques (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) en ce que le dispositif de gestion thermique comprend en outre :
- une deuxième vanne (1.2) connectée à la deuxième boucle (3) pour distribuer le deuxième fluide ; et
- une deuxième pompe (1.5) permettant de mettre en mouvement le deuxième fluide ;
et en ce que le refroidisseur (1.3) est également connecté à la deuxième boucle (3), et est configuré pour échanger de la chaleur en outre entre le deuxième fluide, et le gaz réfrigérant. - Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier fluide comprend un fluide diélectrique et le deuxième fluide comprend de l’eau glycolée.
- Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la première vanne (1.1) et la deuxième vanne (1.2) sont des vannes à trois voies.
- Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première vanne (1.1) et la deuxième vanne (1.2) sont configurées pour prendre chacune les positions suivantes :
- une position de désactivation du refroidisseur, dans laquelle la première vanne autorise la circulation dans la première boucle ; et/ou la deuxième vanne autorise la circulation dans la deuxième boucle ; et
- une position d’activation du refroidisseur, dans laquelle la première vanne n'autorise pas la circulation dans la première boucle ; et/ou la deuxième vanne n'autorise pas la circulation dans la deuxième boucle. - Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de gestion thermique (1) est configuré pour prendre les configurations suivantes :
- une première configuration dans laquelle la deuxième vanne (1.2) n'autorise pas la circulation via le refroidisseur ; et la première vanne (1.1) autorise la circulation via le refroidisseur vers la batterie ;
- une deuxième configuration dans laquelle la deuxième vanne (1.2) n'autorise pas la circulation via le refroidisseur (1.3) ; et la première vanne (1.1) n'autorise pas la circulation vers la batterie (2.1) ;
- une troisième configuration dans laquelle la deuxième vanne (1.2) autorise la circulation vers le refroidisseur (1.3) en court-circuitant le radiateur (3.4) ; et la première vanne (1.1) autorise la circulation vers la batterie (2.1) ;
- une quatrième configuration dans laquelle la deuxième vanne (1.2) autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur ; et la première vanne (1.1) n’autorise pas la circulation vers la batterie (2.1). - Procédé de commande d’un dispositif de gestion thermique (1) pour un véhicule selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, le procédé de commande comprenant les étapes suivantes :
- une première étape de commande pour commander la deuxième vanne (1.2) de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation via le refroidisseur (1.3) ; et la première vanne (1.1) de sorte qu’elle autorise la circulation via le refroidisseur (1.3) vers la batterie (2.1) ;
- une deuxième étape de commande pour commander la deuxième vanne (1.2) de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation via le refroidisseur (1.3) ; et la première vanne (1.1) de sorte qu’elle n'autorise pas la circulation vers la batterie (2.1) ;
- une troisième étape de commande pour commander la deuxième vanne (1.2) de sorte qu’elle autorise la circulation vers le refroidisseur en court-circuitant le radiateur (3.4) ; et la première vanne (1.1) de sorte qu’elle autorise la circulation vers la batterie (2.1) ;
- une quatrième étape de commande pour commander la deuxième vanne (1.2) de sorte qu’elle autorise la circulation vers le refroidisseur (1.3) en court-circuitant le radiateur (3.4) ; et la première vanne (1.1) de sorte qu’elle n’autorise pas la circulation vers la batterie (2.1). - Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de commande selon la revendication 6, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.
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