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FR3107210A1 - HEAT CONDITIONING DEVICE FOR THE POWERTRAIN AND INTERIOR OF ELECTRIC OR HYBRID VEHICLES AND PROCESS FOR IMPLEMENTING THE SAID DEVICE - Google Patents

HEAT CONDITIONING DEVICE FOR THE POWERTRAIN AND INTERIOR OF ELECTRIC OR HYBRID VEHICLES AND PROCESS FOR IMPLEMENTING THE SAID DEVICE Download PDF

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FR3107210A1
FR3107210A1 FR2001574A FR2001574A FR3107210A1 FR 3107210 A1 FR3107210 A1 FR 3107210A1 FR 2001574 A FR2001574 A FR 2001574A FR 2001574 A FR2001574 A FR 2001574A FR 3107210 A1 FR3107210 A1 FR 3107210A1
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FR
France
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low temperature
loop
temperature loop
channel
solenoid valve
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FR2001574A
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French (fr)
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FR3107210B1 (en
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Kiwan Nossin
Abdelillah El Habchi
Didier Renoult
Francis Mauget
Aurelien Haddi-Debloos
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Stellantis Auto Sas Fr
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PSA Automobiles SA
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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de conditionnement thermique d'un véhicule automobile pourvu d’un habitacle et équipé, d’un moteur électrique (M), d’une batterie (B) de traction et d’une électronique de puissance (5, 6), ledit dispositif comprenant trois circuits de liquide caloporteur formant, respectivement, une boucle à très basse température (TBT) pour le refroidissement de la batterie (B) de traction, une boucle à basse température (BT) pour le refroidissement du moteur électrique (M) et de l’électronique de puissance (5, 6) et une boucle à haute température (HT) pour le chauffage de l’habitacle, les trois boucles étant raccordées entre elles par des conduites et des clapets anti-retour (20, 30), caractérisé en ce qu’il comprend, d’une part, une électrovanne trois voies (1) dont une première voie est raccordée à la boucle très basse température (TBT), une seconde voie est raccordée à la liaison entre la boucle à basse température (BT) et la boucle haute température (HT) et une troisième voie raccordée à la liaison entre la boucle à très basse température (TBT) et la boucle à basse température (BT) et, d’autre part, une électrovanne (2) dont une première voie est raccordée à la boucle haute température (HT) et une seconde voie est raccordée à la liaison entre la boucle à très basse température (TBT) et la boucle à basse température (BT), les deux électrovannes (1, 2) étant destinées à isoler et/ou à connecter au moins deux des trois circuits caloporteurs.
 Figure 1A The present invention relates to a thermal conditioning device for a motor vehicle provided with a passenger compartment and equipped with an electric motor (M), a traction battery (B) and power electronics (5, 6), said device comprising three coolant circuits forming, respectively, a very low temperature loop (TBT) for cooling the traction battery (B), a low temperature loop (BT) for cooling the electric motor (M) and power electronics (5, 6) and a high temperature loop (HT) for heating the passenger compartment, the three loops being connected to each other by pipes and non-return valves (20 , 30), characterized in that it comprises, on the one hand, a three-way solenoid valve (1), a first way of which is connected to the very low temperature loop (TBT), a second way is connected to the connection between the low temperature loop (LV) and high temperature loop ( HT) and a third channel connected to the link between the very low temperature loop (TBT) and the low temperature loop (LV) and, on the other hand, a solenoid valve (2), a first channel of which is connected to the loop high temperature (HT) and a second channel is connected to the connection between the very low temperature loop (TBT) and the low temperature loop (LV), the two solenoid valves (1, 2) being intended to isolate and / or to connect at least two of the three heat transfer circuits. Figure 1A

Description

DISPOSITIF DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE DU GROUPE MOTOPROPULSEUR ET DE L’HABITACLE DE VEHICULES ELECTRIQUES OU HYBRIDES ET PROCEDE DE MISE EN ŒUVRE DUDIT DISPOSITIFDEVICE FOR THE THERMAL CONDITIONING OF THE POWERTRAIN AND THE CABIN OF ELECTRIC OR HYBRID VEHICLES AND METHOD FOR IMPLEMENTING THE SAID DEVICE

L’invention s’applique au domaine de la gestion thermique des véhicules automobiles à motorisation électrique ou hybride.The invention applies to the field of thermal management of motor vehicles with electric or hybrid motorization.

Plus précisément, l’invention concerne, à titre principal, un dispositif apte et destiné à assurer, dans un véhicule électrique ou hybride, éventuellement de grand gabarit, un conditionnement thermique optimal et circonstancié, à la fois, du groupe motopropulseur et de ses divers composants, de la batterie de traction et de l’habitacle y compris dans les zones dites de grand froid.More specifically, the invention relates, principally, to a device suitable and intended to ensure, in an electric or hybrid vehicle, possibly of large size, optimal and detailed thermal conditioning, both of the powertrain and of its various components, the traction battery and the passenger compartment, including in so-called extreme cold areas.

A titre subsidiaire, l’invention se rapporte à un procédé de mise en œuvre de ce dispositif en vue de faciliter le refroidissement du moteur électrique et de ses équipements électriques et électroniques ainsi que le chauffage de l’habitacle.In the alternative, the invention relates to a method for implementing this device with a view to facilitating the cooling of the electric motor and its electrical and electronic equipment as well as the heating of the passenger compartment.

Les véhicules électriques sont pourvus, de manière traditionnelle, d’un ensemble de circuits caloporteurs destinés à assurer, à la fois, le refroidissement des différents composants électriques et le chauffage de l’habitacle. L'architecture de cet ensemble de circuits est généralement composée de trois boucles.Electric vehicles are traditionally equipped with a set of heat transfer circuits intended to ensure both the cooling of the various electrical components and the heating of the passenger compartment. The architecture of this circuitry is generally composed of three loops.

Une première boucle à haute température permet d'apporter des calories à l'habitacle du véhicule pour le confort de ses occupants et comprend, notamment, au moins un échangeur aérotherme, une résistance électrique et/ou un réchauffeur pour les zones dites de grand froid et, le cas échéant, un condenseur pour les véhicules équipés d’une pompe à chaleur.A first high-temperature loop makes it possible to supply calories to the passenger compartment of the vehicle for the comfort of its occupants and comprises, in particular, at least one air heater exchanger, an electrical resistor and/or a heater for the so-called extreme cold zones and, where applicable, a condenser for vehicles fitted with a heat pump.

Une seconde boucle à basse température permet de refroidir, au moyen d'un radiateur, le moteur électrique de traction et ses composants fonctionnels tels que ceux utilisés par l’électronique de puissance (l’onduleur, le chargeur/convertisseur, …).A second low-temperature loop is used to cool, by means of a radiator, the electric traction motor and its functional components such as those used by the power electronics (inverter, charger/converter, etc.).

Ces deux boucles sont complétées par une troisième boucle à très basse température permettant de refroidir, via un échangeur, la batterie haute puissance destinée à alimenter le moteur de traction.These two loops are supplemented by a third loop at very low temperature to cool, via an exchanger, the high-power battery intended to supply the traction motor.

Ces trois boucles peuvent être connectées ou déconnectées par l'activation de deux électrovannes avantageusement disposées sur des nœuds de liaison entre les boucles.These three loops can be connected or disconnected by the activation of two solenoid valves advantageously arranged on connecting nodes between the loops.

Il existe des dispositifs de conditionnement thermique tels que celui décrit dans le brevet FR3014370 qui comprend des circuits caloporteurs destinés à assurer le chauffage et le refroidissement de l'habitacle du véhicule, sa déshumidification, le chauffage et le refroidissement de la batterie et le dégivrage de l'évaporateur avant.There are thermal conditioning devices such as the one described in patent FR3014370 which includes heat transfer circuits intended to ensure the heating and cooling of the passenger compartment of the vehicle, its dehumidification, the heating and cooling of the battery and the defrosting of the front evaporator.

Par ailleurs, le brevet FR2841183 décrit un dispositif de régulation de la température de l'habitacle d'un véhicule automobile à motorisation électrique. Ce dispositif comprend un circuit de fluide de refroidissement circulant, dans une boucle principale, entre un premier échangeur associé aux batteries et un second échangeur associé au moteur électrique et, dans une boucle secondaire, entre le premier échangeur et un troisième échangeur associé à l'habitacle.Furthermore, patent FR2841183 describes a device for regulating the temperature of the passenger compartment of an electric motor vehicle. This device comprises a cooling fluid circuit circulating, in a main loop, between a first heat exchanger associated with the batteries and a second heat exchanger associated with the electric motor and, in a secondary loop, between the first heat exchanger and a third heat exchanger associated with the cabin.

Cependant, ces dispositifs ne permettent pas d’adapter et d’optimiser le conditionnement thermique des composants électriques aux conditions extérieures ainsi qu’aux paramètres intrinsèques en adoptant des configurations propres pour chacune des boucles.However, these devices do not make it possible to adapt and optimize the thermal conditioning of the electrical components to the external conditions as well as to the intrinsic parameters by adopting specific configurations for each of the loops.

Dans ce contexte, l’invention propose une solution technique consistant à implanter sur le véhicule un nouveau circuit de refroidissement modulaire dans lequel chaque boucle est susceptible d’être connectée ou isolée en fonction de la prestation thermique habitacle recherchée, de la performance dynamique longitudinale attendue (masse remorquée) et de l'autonomie demandée au véhicule (tenant compte de la charge de la batterie).In this context, the invention proposes a technical solution consisting in installing on the vehicle a new modular cooling circuit in which each loop is capable of being connected or isolated according to the cabin thermal performance sought, the longitudinal dynamic performance expected (towed mass) and the range requested from the vehicle (taking account of the battery charge).

Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un dispositif de conditionnement thermique d'un véhicule automobile pourvu d’un habitacle et équipé, d’un moteur électrique, d’une batterie de traction et d’une électronique de puissance, ledit dispositif comprenant trois circuits de liquide caloporteur formant, respectivement, une boucle à très basse température (TBT) pour le refroidissement de la batterie de traction, une boucle à basse température (BT) pour le refroidissement du moteur électrique et de l’électronique de puissance et une boucle à haute température (HT) pour le chauffage de l’habitacle, les trois boucles étant raccordées entre elles par des conduites et des clapets anti-retour, caractérisé en ce qu’il comprend, d’une part, une électrovanne trois voies dont une première voie est raccordée à la boucle très basse température (TBT), une seconde voie est raccordée à la liaison entre la boucle à basse température (BT) et la boucle haute température (HT) et une troisième voie raccordée à la liaison entre la boucle à très basse température (TBT) et la boucle à basse température (BT) et, d’autre part, une électrovanne dont une première voie est raccordée à la boucle haute température (HT) et une seconde voie est raccordée à la liaison entre la boucle à très basse température (TBT) et la boucle à basse température (BT), les deux électrovannes étant destinées à isoler et/ou à connecter au moins deux des trois circuits caloporteurs.This object is achieved, according to the invention, by means of a device for the thermal conditioning of a motor vehicle provided with a passenger compartment and equipped with an electric motor, a traction battery and electronics for power, said device comprising three heat transfer liquid circuits forming, respectively, a very low temperature loop (TBT) for cooling the traction battery, a low temperature loop (BT) for cooling the electric motor and the power electronics and a high temperature (HT) loop for heating the passenger compartment, the three loops being interconnected by pipes and non-return valves, characterized in that it comprises, on the one hand, a three-way solenoid valve of which a first way is connected to the very low temperature loop (TBT), a second way is connected to the connection between the low temperature loop (BT) and the high temperature loop (HT) and a third way connected to the connection between the very low temperature (TBT) loop and the low temperature (BT) loop and, on the other hand, a solenoid valve, a first channel of which is connected to the high temperature (HT) loop and a second channel is connected to the link between the very low temperature loop (TBT) and the low temperature loop (LV), the two solenoid valves being intended to isolate and/or connect at least two of the three heat transfer circuits.

Selon une variante de réalisation préférentiel, la première voie de ladite électrovanne trois voies est une voie d’entrée du liquide caloporteur.According to a preferred embodiment variant, the first channel of said three-way solenoid valve is an inlet channel for the coolant liquid.

Selon une autre variante, la seconde voie et la troisième voie de ladite électrovanne trois voies sont des voies de sortie du liquide caloporteur.According to another variant, the second channel and the third channel of said three-way solenoid valve are heat transfer liquid outlet channels.

Selon encore une autre variante, la seconde électrovanne est une électrovanne à trois voies.According to yet another variant, the second solenoid valve is a three-way solenoid valve.

Selon une caractéristique avantageuse du dispositif, au moins l’une des boucles haute température et basse température comprend un clapet anti-retour.According to an advantageous characteristic of the device, at least one of the high temperature and low temperature loops comprises a non-return valve.

Selon une autre caractéristique, chacune des trois boucles comprend une pompe à liquide caloporteur et une sonde de température.According to another characteristic, each of the three loops comprises a heat transfer liquid pump and a temperature sensor.

Selon encore une autre caractéristique, il est prévu qu’une boîte de dégazage soit raccordée au circuit basse température.According to yet another feature, provision is made for a degassing box to be connected to the low temperature circuit.

Un autre objet de l’invention est un procédé de conditionnement thermique d’un véhicule automobile électrique au moyen du dispositif tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu’on effectue la connexion ou l’isolation des boucles par ouverture ou fermeture d’au moins l’une des électrovannes en fonction d’au moins un facteur choisi parmi, les paramètres extérieurs au véhicule, l'état de paramètres intrinsèques à la chaîne de traction et les consignes du conducteur et/ou des passagers.Another object of the invention is a method of thermal conditioning of an electric motor vehicle by means of the device as defined above, characterized in that the connection or the insulation of the loops are carried out by opening or closing of at least one of the solenoid valves as a function of at least one factor chosen from among the parameters external to the vehicle, the state of parameters intrinsic to the traction chain and the instructions of the driver and/or passengers.

Selon une variante de mise en œuvre du procédé, les paramètres extérieurs au véhicule sont choisis parmi, la température de l’air extérieur, l’état de la route, la vitesse du vent; les paramètres de traction sont choisis parmi, la température des organes participant à la performance dynamique longitudinale, les capacités de chacun de ces organes et l’optimisation énergétique et les consignes de pilotage sont choisies parmi, la vitesse du véhicule, la masse remorquée, les besoins de chauffage ou de climatisation de l’habitacle.According to a variant implementation of the method, the parameters external to the vehicle are chosen from among, the temperature of the external air, the state of the road, the speed of the wind; the traction parameters are chosen from, the temperature of the components participating in the longitudinal dynamic performance, the capacities of each of these components and the energy optimization and the steering instructions are chosen from, the speed of the vehicle, the towed mass, the passenger compartment heating or air conditioning needs.

Encore un autre objet de l’invention est un véhicule automobile électrique ou hybride équipé d’un dispositif de conditionnement thermique présentant les caractéristiques définies ci-dessus.Yet another object of the invention is an electric or hybrid motor vehicle equipped with a thermal conditioning device having the characteristics defined above.

Le dispositif de conditionnement thermique de l’invention s’applique aux véhicules équipés d’un moteur électrique ou hybride, le cas échéant, rechargeable et est apte et destiné à isoler ou à connecter les deux circuits de refroidissement et le circuit de chauffage de l’habitacle au moyen d'un jeu de deux électrovannes couplées à des clapets anti-retour.The thermal conditioning device of the invention applies to vehicles equipped with an electric or hybrid motor, where appropriate, rechargeable and is suitable and intended to isolate or connect the two cooling circuits and the heating circuit of the passenger compartment by means of a set of two solenoid valves coupled to non-return valves.

Le dispositif de conditionnement thermique de l’invention est modulaire. Il permet, sur la base d'une architecture de circuit caloporteur commune, de proposer des variantes permettant d'optimiser le chauffage de l’habitacle.The thermal conditioning device of the invention is modular. It allows, on the basis of a common heat transfer circuit architecture, to propose variants to optimize the heating of the passenger compartment.

Le dispositif de l’invention permet, en outre, d’implanter la même architecture sur des bases de véhicules différentes, en particulier, de véhicules légers et de véhicules utilitaires et, par la même, la reprise de composants identiques d'une base à l'autre.The device of the invention also makes it possible to implement the same architecture on different vehicle bases, in particular, light vehicles and utility vehicles and, by the same token, the resumption of identical components from one base to the other.

Par ailleurs, le dispositif de l’invention présente un intérêt significatif pour équiper des véhicules destinés à être utilisés dans des zones dites de grand froid et/ou avec des options de pompe à chaleur.Furthermore, the device of the invention is of significant interest for equipping vehicles intended for use in so-called extreme cold zones and/or with heat pump options.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées ci-après.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows, with reference to the appended figures detailed below.

est une vue d’ensemble d’un mode de réalisation du dispositif de conditionnement thermique selon l’invention. is an overview of an embodiment of the thermal conditioning device according to the invention.

est un schéma synoptique illustrant le mode de réalisation du dispositif de la figure 1A. is a block diagram illustrating the embodiment of the device of FIG. 1A.

est une vue partielle du dispositif des figures 1A et 1B représentant la boucle très basse température (TBT). is a partial view of the device of FIGS. 1A and 1B showing the very low temperature loop (TBT).

est une vue partielle du dispositif des figures 1A et 1B représentant la boucle basse température (BT). is a partial view of the device of FIGS. 1A and 1B representing the low temperature (BT) loop.

est une vue partielle du dispositif des figures 1A et 1B représentant la boucle haute température (HT). is a partial view of the device of FIGS. 1A and 1B representing the high temperature (HT) loop.

représente une première variante de la boucle haute température (HT) de la figure 4 pour une application aux zones de grand froid. represents a first variant of the high temperature (HT) loop of FIG. 4 for application to very cold areas.

représente une seconde variante de la boucle haute température (HT) de la figure 4 pour une application aux zones de grand froid avec climatisation additionnelle. represents a second variant of the high temperature (HT) loop of FIG. 4 for application to very cold areas with additional air conditioning.

représente une troisième variante de la boucle haute température (HT) de la figure 4 pour une application avec pompe à chaleur. represents a third variant of the high temperature (HT) loop of FIG. 4 for an application with a heat pump.

est une vue d’ensemble du dispositif des figures 1A et 1B dans un premier mode de mise en œuvre du procédé de l’invention avec les trois boucles isolées les unes des autres. is an overall view of the device of FIGS. 1A and 1B in a first embodiment of the method of the invention with the three loops isolated from each other.

est une vue d’ensemble du dispositif des figures 1A et 1B dans un second mode de mise en œuvre du procédé de l’invention avec les boucles haute température et basse température connectées. is an overall view of the device of FIGS. 1A and 1B in a second embodiment of the method of the invention with the high temperature and low temperature loops connected.

est une vue d’ensemble du dispositif des figures 1A et 1B dans un troisième mode de mise en œuvre du procédé de l’invention avec les boucles haute température et très basse température connectées. is an overall view of the device of FIGS. 1A and 1B in a third embodiment of the method of the invention with the high temperature and very low temperature loops connected.

est une vue d’ensemble du dispositif des figures 1A et 1B dans un quatrième mode de mise en œuvre du procédé de l’invention avec les trois boucles connectées. is an overview of the device of FIGS. 1A and 1B in a fourth embodiment of the method of the invention with the three loops connected.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques dans la description et sur la figure.For greater clarity, identical or similar elements are identified by identical reference signs in the description and in the figure.

Naturellement, les modes de mise en œuvre du procédé de l’invention illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres.Naturally, the modes of implementation of the method of the invention illustrated by the figures presented above and described below, are given only by way of non-limiting examples. It is explicitly provided that it is possible to propose and combine different modes to propose others.

L’invention concerne le domaine de la gestion thermique des véhicules automobiles électriques ou hybrides en particulier, les véhicules légers ou utilitaires destinés à être utilisés dans les zones dites de grand froid.The invention relates to the field of thermal management of electric or hybrid motor vehicles, in particular light or utility vehicles intended for use in so-called extreme cold zones.

L’invention a plus particulièrement trait à un dispositif de conditionnement thermique comprenant, comme illustré par les figures 1A et 1B, trois circuits de liquide caloporteur (par exemple, eau/glycol). Ces trois circuits sont sous forme, respectivement, d’une boucle à très basse température (TBT), d’une boucle à basse température (BT) et d’une boucle à haute température (HT).The invention relates more particularly to a thermal conditioning device comprising, as illustrated by FIGS. 1A and 1B, three heat transfer liquid circuits (for example, water/glycol). These three circuits are in the form of a very low temperature (TBT) loop, a low temperature (BT) loop and a high temperature (HT) loop, respectively.

Les trois boucles du dispositif de conditionnement thermique sont raccordées, de manière traditionnelle, par des conduites et pourvues de clapets anti-retour forçant la circulation du liquide caloporteur dans un sens unique.The three loops of the thermal conditioning device are connected, in the traditional way, by pipes and provided with non-return valves forcing the circulation of the heat transfer liquid in a single direction.

La boucle (TBT) du circuit de liquide caloporteur à très basse température illustrée par la figure 2 est destinée à refroidir, au moyen d'un échangeur 11 (dit «chiller»), la batterie de traction B à haute puissance qui alimente le moteur électrique de traction M. Le liquide de refroidissement ne devra pas dépasser la température maximale tolérée par la batterie pour assurer un fonctionnement satisfaisant. La température maximale généralement admise pour une batterie ayant des cellules électriques à base de matériau Lithium-ion est d'environ 60°C.The loop (TBT) of the very low temperature coolant circuit illustrated in FIG. 2 is intended to cool, by means of an exchanger 11 (known as a “ chiller ”), the high-power traction battery B which supplies the motor traction electric M. The coolant must not exceed the maximum temperature tolerated by the battery to ensure satisfactory operation. The maximum temperature generally accepted for a battery having electrical cells based on Lithium-ion material is approximately 60°C.

La boucle (BT) du circuit de liquide à basse température illustrée par la figure 3 est destinée, quant à elle, à refroidir, à l'aide d'un radiateur 31, des organes tels que le moteur électrique M de traction et des composants de l’électronique de puissance tels qu’un onduleur 5 spécifique à ce moteur électrique, et un chargeur/convertisseur 6. La température du liquide de refroidissement est contrôlée et est maintenue en dessous d’une température maximale comprise entre 70°C et 80°C.The loop (BT) of the low-temperature liquid circuit illustrated by FIG. 3 is intended, for its part, to cool, using a radiator 31, components such as the electric traction motor M and components power electronics such as an inverter 5 specific to this electric motor, and a charger/converter 6. The temperature of the coolant is controlled and is maintained below a maximum temperature of between 70°C and 80 °C.

La boucle (HT) du circuit de liquide caloporteur à haute température permet d'apporter des calories à l'habitacle du véhicule pour le confort de ses occupants. A cet effet, la boucle (HT) est pourvue d'un aérotherme 21 et d'une résistance électrique 22 (dite «High Voltage Water Heater»), comme illustré par la figure 4.The loop (HT) of the high-temperature coolant circuit brings heat to the passenger compartment of the vehicle for the comfort of its occupants. For this purpose, the loop (HT) is provided with a heater 21 and an electrical resistance 22 (known as " High Voltage Water Heater "), as shown in Figure 4.

Selon des variantes de réalisation du dispositif de l’invention, la boucle (HT) comprend, un réchauffeur supplémentaire 22a pour les pays de grand froid (variante de la figure 4A), un second aérotherme 21a associé à une pompe auxiliaire P2a pour les véhicules de grand gabarit (type véhicules utilitaires, variante de la figure 4B) et un condenseur 23 pour les versions avec pompe à chaleur (variante de la figure 4C). Dans cette dernière variante, le condenseur est, de préférence, relié à un système associé à l’échangeur 11 («chiller») de la boucle très basse température (TBT) de refroidissement de la batterie B.According to variant embodiments of the device of the invention, the loop (HT) comprises an additional heater 22a for very cold countries (variant of FIG. 4A), a second unit heater 21a associated with an auxiliary pump P2a for vehicles large size (utility vehicle type, variant of Figure 4B) and a condenser 23 for versions with heat pump (variant of Figure 4C). In this last variant, the condenser is preferably connected to a system associated with the exchanger 11 (“ chiller ”) of the very low temperature (TBT) cooling loop of battery B.

L’invention consiste, en particulier, à intégrer dans ce dispositif à trois boucles, une première électrovanne 1 montée sur la boucle à très basse température (TBT). Cette première électrovanne 1 est, de préférence, une électrovanne à trois voies tandis que la seconde électrovanne 2 est une électrovanne simple à deux voies.The invention consists, in particular, in integrating into this three-loop device, a first solenoid valve 1 mounted on the very low temperature (TBT) loop. This first solenoid valve 1 is preferably a three-way solenoid valve while the second solenoid valve 2 is a simple two-way solenoid valve.

Comme illustré par la figure 1A, une première voie de l’électrovanne 1 est raccordée à la boucle très basse température (TBT), une seconde voie est raccordée à la liaison entre la boucle à basse température (BT) et la boucle haute température (HT) et une troisième voie est raccordée à la liaison entre la boucle à très basse température (TBT) et la boucle à basse température (BT).As illustrated by FIG. 1A, a first channel of solenoid valve 1 is connected to the very low temperature loop (TBT), a second channel is connected to the link between the low temperature loop (BT) and the high temperature loop ( HT) and a third channel is connected to the link between the very low temperature loop (TBT) and the low temperature loop (BT).

Plus précisément, la première voie de l‘électrovanne trois voies 1 est une voie d’entrée du liquide caloporteur tandis que la seconde voie et la troisième voie de l’électrovanne trois voies 1 sont des voies de sortie du liquide caloporteur.More specifically, the first channel of the three-way solenoid valve 1 is a coolant liquid inlet channel while the second channel and the third channel of the three-way solenoid valve 1 are coolant liquid outlet channels.

La seconde électrovanne 2 est montée sur la boucle à haute température (HT). La voie d’entrée de l’électrovanne 2 est raccordée à la boucle à très basse température (TBT) et à la boucle à basse température (BT). Les deux électrovannes 1, 2 sont disposées de manière avantageuse sur des nœuds de liaison situés entre les boucles.The second solenoid valve 2 is mounted on the high temperature (HT) loop. The input channel of solenoid valve 2 is connected to the very low temperature loop (TBT) and to the low temperature loop (LV). The two solenoid valves 1, 2 are advantageously arranged on connecting nodes located between the loops.

Les deux électrovannes 1, 2 sont pilotées, par exemple, par un calculateur embarqué et programmé de façon à pouvoir isoler et/ou connecter automatiquement au moins deux des trois circuits de liquide caloporteur décrits ci-dessus en fonction de facteurs qui seront décrits par la suite en référence au procédé de conditionnement thermique de l’invention.The two solenoid valves 1, 2 are controlled, for example, by an on-board computer and programmed so as to be able to isolate and/or automatically connect at least two of the three heat transfer liquid circuits described above according to factors which will be described by the following with reference to the thermal conditioning method of the invention.

Selon une variante de l’invention (non représentée), il est toutefois possible de prévoir que la seconde électrovanne 2 et le clapet anti-retour 20 de la boucle haute température (HT) soit remplacés par une électrovanne à trois voies. D’autres variantes du dispositif peuvent être réalisées en adaptant le nombre de voies d'entrée et/ou de sortie des électrovannes.According to a variant of the invention (not shown), it is however possible to provide for the second solenoid valve 2 and the non-return valve 20 of the high temperature (HT) loop to be replaced by a three-way solenoid valve. Other variants of the device can be made by adapting the number of inlet and/or outlet channels of the solenoid valves.

Au moins l’une des boucles et, dans le mode de réalisation des figures 1A, 1B et 5A à 5D, les deux boucles, respectivement, haute température (HT) et basse température (BT) comprennent un clapet anti-retour (20, 30).At least one of the loops and, in the embodiment of FIGS. 1A, 1B and 5A to 5D, the two loops, respectively, high temperature (HT) and low temperature (BT) comprise a non-return valve (20, 30).

Chacune des trois boucles (TBT, BT, HT) comprend une pompe (P1, P2, P3) à liquide caloporteur et une sonde de température (12, 24, 32).Each of the three loops (TBT, BT, HT) comprises a heat transfer liquid pump (P1, P2, P3) and a temperature sensor (12, 24, 32).

Dans la variante de réalisation des figures 5A à 5D, la boucle très basse température (TBT) et la boucle haute température (HT) sont munies de vis de purge (13, 25) et le dispositif de l’invention comprend, en outre, une boîte de dégazage 4.In the embodiment variant of FIGS. 5A to 5D, the very low temperature loop (TBT) and the high temperature loop (HT) are provided with bleed screws (13, 25) and the device of the invention further comprises, a degassing box 4.

L’invention concerne également la mise en œuvre d’un procédé de conditionnement thermique du véhicule électrique ou hybride au moyen du dispositif décrit ci-dessus. Le mode d'activation des deux électrovannes 1, 2, permet d’obtenir jusqu'à quatre configurations différentes qui sont illustrées par les figures 5A à 5D. (le sens des flèches indiquant le sens des flux de liquide caloporteur).The invention also relates to the implementation of a method for thermal conditioning of the electric or hybrid vehicle by means of the device described above. The mode of activation of the two solenoid valves 1, 2 makes it possible to obtain up to four different configurations which are illustrated by FIGS. 5A to 5D. (the direction of the arrows indicating the direction of the flow of heat transfer liquid).

La figure 5A illustre une configuration dans laquelle les trois boucles sont isolées les unes des autres. Cette configuration est obtenue en fermant l’électrovanne 1 et en ouvrant l’électrovanne 2, toutes les pompes (P1, P2, P3) étant activées.Figure 5A illustrates a configuration in which the three loops are isolated from each other. This configuration is obtained by closing solenoid valve 1 and opening solenoid valve 2, all the pumps (P1, P2, P3) being activated.

La figure 5B illustre une configuration dans laquelle les boucles haute température (HT) et basse température (BT) sont connectées. Cette configuration est obtenue en fermant à la fois l’électrovanne 1 et l’électrovanne 2, toutes les pompes (P1, P2, P3) étant activées.Figure 5B illustrates a configuration in which the high temperature (HT) and low temperature (LT) loops are connected. This configuration is obtained by closing both solenoid valve 1 and solenoid valve 2, all the pumps (P1, P2, P3) being activated.

La figure 5C illustre une configuration dans laquelle les boucles haute température (HT) et très basse température (BT) sont connectées. Cette configuration est obtenue en ouvrant l’électrovanne 1 et en fermant l’électrovanne 2 et en désactivant la pompe P3 de la boucle (BT).Figure 5C illustrates a configuration in which the high temperature (HT) and very low temperature (LT) loops are connected. This configuration is obtained by opening solenoid valve 1 and closing solenoid valve 2 and deactivating loop pump P3 (BT).

Enfin, la figure 5D illustre une configuration dans laquelle les boucles haute température (HT), basse température (BT) et très basse température (BT) sont toutes connectées. Cette configuration est obtenue en ouvrant l’électrovanne 1 et en fermant l’électrovanne 2 et en activant toutes les pompes (P1, P2, P3).Finally, Figure 5D illustrates a configuration in which the high temperature (HT), low temperature (LT) and very low temperature (LT) loops are all connected. This configuration is obtained by opening solenoid valve 1 and closing solenoid valve 2 and activating all the pumps (P1, P2, P3).

Pour effectuer le passage d'une configuration à une autre on procède par fermeture ou ouverture d’au moins l’une des électrovannes 1, 2 de la manière décrite ci-dessus, en prenant en compte des facteurs choisis parmi, les paramètres extérieurs au véhicule, l'état de paramètres intrinsèques à la chaîne de traction et les consignes de pilotage du véhicule.To carry out the transition from one configuration to another, one proceeds by closing or opening at least one of the solenoid valves 1, 2 in the manner described above, taking into account factors chosen from among the parameters external to the vehicle, the state of parameters intrinsic to the traction chain and the vehicle control instructions.

Les paramètres extérieurs au véhicule sont; la température de l’air extérieur, la résistance à l'avancement du véhicule, l’état de la route (pente, résistance…), la vitesse du vent, les intempéries, etc…The parameters external to the vehicle are; outside air temperature, vehicle resistance, road condition (slope, resistance, etc.), wind speed, bad weather, etc.

L'état de paramètres intrinsèques à la chaîne de traction recouvre; la température interne des organes participant à la performance dynamique longitudinale (onduleur, moteur électrique, batterie, chargeur, …), les capacités de performance de chaque organe et, notamment, l'état de santé de la batterie de traction ainsi que de sa capacité en charge (autonomie), l'optimisation énergétique qui permet, par exemple, de transférer les calories de certains organes vers d'autres organes.The state of parameters intrinsic to the traction chain covers; the internal temperature of the components participating in the longitudinal dynamic performance (inverter, electric motor, battery, charger, etc.), the performance capacities of each component and, in particular, the state of health of the traction battery as well as its capacity in charge (autonomy), energy optimization which allows, for example, the transfer of calories from certain organs to other organs.

Les consignes de pilotage du véhicule correspondent principalement aux instructions données par le conducteur et/ou les passagers et portent sur la prestation dynamique longitudinale (vitesse du véhicule, masse remorquée), sur la prestation thermique de l’habitacle (besoin de chauffage, nécessitant l'activation de(s) réchauffeur(s) et de la pompe à eau ou besoin de refroidissement par le système de climatisation).The vehicle steering instructions mainly correspond to the instructions given by the driver and/or the passengers and concern the longitudinal dynamic performance (vehicle speed, towed mass), the thermal performance of the passenger compartment (heating requirement, requiring activation of the heater(s) and water pump or need for cooling by the air conditioning system).

Claims (10)

Dispositif de conditionnement thermique d'un véhicule automobile pourvu d’un habitacle et équipé, d’un moteur électrique (M), d’une batterie (B) de traction et d’une électronique de puissance (5, 6), ledit dispositif comprenant trois circuits de liquide caloporteur formant, respectivement, une boucle à très basse température (TBT) pour le refroidissement de la batterie (B) de traction, une boucle à basse température (BT) pour le refroidissement du moteur électrique (M) et de l’électronique de puissance (5, 6) et une boucle à haute température (HT) pour le chauffage de l’habitacle, les trois boucles étant raccordées entre elles par des conduites et des clapets anti-retour (20, 30), caractérisé en ce qu’il comprend, d’une part, une électrovanne trois voies (1) dont une première voie est raccordée à la boucle très basse température (TBT), une seconde voie est raccordée à la liaison entre la boucle à basse température (BT) et la boucle haute température (HT) et une troisième voie raccordée à la liaison entre la boucle à très basse température (TBT) et la boucle à basse température (BT) et, d’autre part, une électrovanne (2) dont une première voie est raccordée à la boucle haute température (HT) et une seconde voie est raccordée à la liaison entre la boucle à très basse température (TBT) et la boucle à basse température (BT), les deux électrovannes (1, 2) étant destinées à isoler et/ou à connecter au moins deux des trois circuits caloporteurs.
Thermal conditioning device for a motor vehicle provided with a passenger compartment and equipped with an electric motor (M), a traction battery (B) and power electronics (5, 6), said device comprising three heat transfer liquid circuits forming, respectively, a very low temperature loop (TBT) for cooling the traction battery (B), a low temperature loop (BT) for cooling the electric motor (M) and the power electronics (5, 6) and a high temperature (HT) loop for heating the passenger compartment, the three loops being interconnected by pipes and non-return valves (20, 30), characterized in that it comprises, on the one hand, a three-way solenoid valve (1) of which a first way is connected to the very low temperature loop (TBT), a second way is connected to the connection between the low temperature loop ( BT) and the high temperature loop (HT) and a third channel connected to the connection between the very low temperature loop (TBT) and the low temperature loop (BT) and, on the other hand, a solenoid valve (2) whose a first channel is connected to the high temperature loop (HT) and a second channel is connected to the connection between the very low temperature loop (TBT) and the low temperature loop (BT), the two solenoid valves (1, 2) being intended to isolate and/or connect at least two of the three heat transfer circuits. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première voie de ladite électrovanne trois voies (1) est une voie d’entrée du liquide caloporteur.Device according to Claim 1, characterized in that the first channel of the said three-way solenoid valve (1) is an inlet channel for the heat transfer liquid. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde voie et la troisième voie de ladite électrovanne trois voies (1) sont des voies de sortie du liquide caloporteur.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second channel and the third channel of the said three-way solenoid valve (1) are heat transfer liquid outlet channels. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite seconde électrovanne (2) est une électrovanne à trois voies.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the said second solenoid valve (2) is a three-way solenoid valve. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins l’une des boucles haute température (HT) et basse température (BT) comprend un clapet anti-retour (20, 30).Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the high temperature (HT) and low temperature (BT) loops comprises a non-return valve (20, 30). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des trois boucles comprend une pompe (P1, P2, P3) à liquide caloporteur et une sonde de température (32).Device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the three loops comprises a heat transfer liquid pump (P1, P2, P3) and a temperature sensor (32). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une boîte de dégazage (4) est raccordée au circuit basse température (BT).Device according to one of the preceding claims, characterized in that a degassing box (4) is connected to the low temperature circuit (BT). Procédé de conditionnement thermique d’un véhicule automobile électrique au moyen du dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on effectue la connexion ou l’isolation des boucles (TBT, BT, HT) par ouverture ou fermeture d’au moins l’une des électrovannes (1, 2) en fonction d’au moins un facteur choisis parmi, des paramètres extérieurs au véhicule, l'état de paramètres intrinsèques à la chaîne de traction et les consignes de pilotage du véhicule.Process for thermal conditioning of an electric motor vehicle by means of the device according to one of the preceding claims, characterized in that the connection or isolation of the loops (TBT, BT, HT) is carried out by opening or closing at least one of the solenoid valves (1, 2) as a function of at least one factor chosen from among parameters external to the vehicle, the state of parameters intrinsic to the traction chain and the vehicle control instructions. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les paramètres extérieurs au véhicule sont choisis parmi, la température de l’air extérieur, l’état de la route, la vitesse du vent; les paramètres de traction sont choisis parmi, la température des organes participant à la performance dynamique longitudinale, les capacités de chacun de ces organes et l’optimisation énergétique et les consignes de pilotage sont choisies parmi, la vitesse du véhicule, la masse remorquée, les besoins de chauffage ou de climatisation de l’habitacle.Method according to the preceding claim, characterized in that the parameters external to the vehicle are chosen from among, the temperature of the external air, the state of the road, the speed of the wind; the traction parameters are chosen from, the temperature of the components participating in the longitudinal dynamic performance, the capacities of each of these components and the energy optimization and the steering instructions are chosen from, the speed of the vehicle, the towed mass, the passenger compartment heating or air conditioning needs. Véhicule automobile électrique ou hybride équipé d’un dispositif de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 7.Electric or hybrid motor vehicle fitted with a thermal conditioning device according to one of Claims 1 to 7.
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