TITRE DE L’INVENTION : SUPERVISEUR THERMIQUE POUR VEHICULE ELECTRIQUE OU HYBRIDE

[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2202092 déposée le 10.03.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

[0002] Un aspect de l’invention se rapporte à un superviseur thermique pour véhicule électrique ou hybride.

[0003] Un autre aspect de l’invention porte sur un véhicule électrique ou hybride, notamment automobile, muni d’un tel superviseur thermique.

[0004] Ces aspects de l’invention trouvent des applications particulièrement intéressantes dans le domaine du contrôle-commande des véhicules automobiles électriques ou hybrides.

[0005] Ce type de véhicule comporte habituellement un habitacle accueillant des passagers, un groupe motopropulseur équipé d’éléments de fonctionnement et un système thermique muni de composants thermiques permettant une augmentation et/ou une diminution d’une température de l’habitacle et des éléments de fonctionnement que comporte le groupe motopropulseur, ces éléments de fonctionnement pouvant être formés par exemple par une batterie de traction, une machine électrique de traction et un convertisseur de courant continu-continu.

[0006] Un tel système thermique comporte notamment :

Un premier sous-système thermique utilisant un réfrigérant comme support de distribution de l’énergie thermique,

Un deuxième sous-système thermique utilisant un fluide caloporteur et de l’air comme support de distribution de l’énergie thermique.

[0007] La gestion thermique de l’habitacle et des éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur est commandée par une première unité de contrôle et de régulation du premier sous-système thermique et une deuxième unité de contrôle et de régulation du deuxième sous-système thermique. Ces deux unités fonctionnent indépendamment l’une de l’autre. [0008] Lorsque qu’un des composants thermiques du premier ou deuxième sous- système thermique est défaillant, l’unité commandant ce composant thermique défaillant exclut ce dernier pour ne plus le solliciter. Par exemple, si une résistante chauffante permettant d’augmenter la température de l’habitacle est défaillante, la deuxième unité commandant le deuxième sous-système thermique utilisant un fluide caloporteur et de l’air comme support de distribution de l’énergie thermique ne sollicitera plus cette résistance chauffante. Ainsi, il ne sera plus possible d’augmenter la température de l’habitacle. Cette exclusion a un impact sur le confort des passagers.

[0009] Il est par ailleurs connu du document FR-B1 -3013284 de permettre à un utilisateur de prioriser les composants afin d’interdire l'alimentation en énergie des composants non prioritaires en cas d'insuffisance d'énergie disponible dans le réseau d'alimentation du véhicule électrique. Cette exclusion a également un impact sur le confort des passagers.

[0010] Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un superviseur thermique pour véhicule électrique ou hybride permettant d’améliorer le confort des passagers du véhicule.

[0011] Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un superviseur thermique pour véhicule électrique ou hybride.

[0012] Le superviseur thermique selon cet aspect de l’invention est construit et agencé pour commander, afin de réguler thermiquement un habitacle et des éléments de fonctionnement d’un groupe motopropulseur du véhicule,

Une première unité de contrôle et de régulation d’un premier système thermique utilisant un fluide caloporteur comme support de distribution d’une énergie thermique et de l’air comme support de distribution l’énergie thermique, et

Une deuxième unité de contrôle et de régulation d’un deuxième système thermique utilisant un réfrigérant comme support de distribution de l’énergie thermique.

[0013] Grâce au superviseur thermique selon l’invention, il est possible de commander de manière coordonnée la première unité de contrôle et de régulation du premier système thermique et la deuxième unité de contrôle et de régulation du deuxième système thermique en tenant compte des besoins thermiques de l’ensemble des éléments de fonctionnement du véhicule nécessitant une régulation thermique. Ainsi, le confort des passagers est amélioré.

[0014] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le superviseur thermique selon cet aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.

[0015] Selon un aspect de l’invention, le superviseur thermique comporte des premiers moyens construits et agencés pour identifier des composants thermiques du premier système thermique et du deuxième thermique pouvant être sollicités pour augmenter ou diminuer la température de l’habitacle ou d’un élément de fonctionnement du groupe motopropulseur.

[0016] Selon un aspect de l’invention, le superviseur thermique comporte des deuxièmes moyens construits et agencés pour déterminer une situation de fonctionnement du véhicule en fonction d’états d’éléments de fonctionnement d’un groupe motopropulseur et de températures desdits éléments de fonctionnement.

[0017] Selon un aspect de l’invention, le superviseur thermique comporte des troisièmes moyens construits et agencés pour déterminer des besoins thermiques de l’habitacle et d’au moins un des éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de la situation de fonctionnement du véhicule, d’une température d’au moins un des éléments de fonctionnement et d’une température d’air soufflé dans l’habitacle.

[0018] Selon un aspect de l’invention, le superviseur thermique comporte des quatrièmes moyens construits et agencés pour prioriser les besoins thermiques déterminés en fonction d’éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur nécessitant prioritairement une régulation thermique.

[0019] Selon un aspect de l’invention, le superviseur thermique comporte des cinquièmes moyens construits et agencés pour déterminer un mode de fonctionnement du premier système thermique et du deuxième système thermique en fonction :

D’une présence de composants thermiques du premier système thermique et du deuxième thermique identifiés par les premiers moyens, et De la priorisation des besoins thermiques déterminée par les quatrièmes moyens.

[0020] Selon un aspect de l’invention, les cinquièmes moyens sont en outre construits et agencés pour déterminer un mode de fonctionnement du premier système thermique et du deuxième système thermique en fonction d’une défaillance d’un des composants thermiques.

[0021] Selon un aspect de l’invention, le superviseur thermique comporte des sixièmes moyens construits et agencés pour définir une puissance maximale et un régime moteur maximal d’un compresseur de réfrigérant en fonction d’une situation de fonctionnement du véhicule.

[0022] Un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule électrique ou hybride comportant un superviseur thermique selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités.

[0023] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.

[0024] [Fig. 1] illustre, de façon schématique, un exemple de réalisation non limitatif d’un superviseur thermique selon un aspect de l’invention.

[0025] [Fig. 2] montre, de façon schématique, un premier système thermique et un deuxième système thermique d’un véhicule.

[0026] [Fig. 3] représente, de façon schématique, un véhicule muni d’un superviseur thermique tel qu’illustré à la figure 1 .

[0027] La figure 1 illustre un mode de réalisation non limitatif d’un superviseur thermique 1 pour un véhicule électrique selon un aspect de l’invention.

[0028] Le superviseur thermique 1 est construit et agencé pour commander une première unité 2 de contrôle et de régulation d’un premier système thermique 3 utilisant un fluide caloporteur comme support de distribution de l’énergie thermique et de l’air comme support de distribution de l’énergie thermique

[0029] Le superviseur thermique 1 est également construit et agencé pour commander une deuxième unité 4 de contrôle et de régulation d’un deuxième système thermique 5 utilisant un réfrigérant comme support de distribution de l’énergie thermique. [0030] Ainsi, le superviseur thermique 1 selon cet aspect de l’invention forme un chef d’orchestre et est capable de commander de manière coordonnée, via la première unité 2 et la deuxième unité 4, l’ensemble des composants thermiques, par exemple un compresseur de réfrigérant, des électrovannes ou un groupe motoventillateur d’un véhicule utilisés pour augmenter ou diminuer la température d’un élément de fonctionnement du véhicule, par exemple un habitacle, une batterie de traction ou une machine électrique de traction.

[0031] Dans un exemple de réalisation non limitatif illustré à la figure 2, le premier système thermique 3 utilisant un fluide caloporteur et de l’air comme support de distribution de l’énergie thermique peut comporter :

Un premier circuit 6 pour réguler en température un moyen de stockage d’énergie électrique 7, comme une batterie de traction 400V,

Un deuxième circuit 8 pour réguler en température l’habitacle, et

Un troisième circuit 9 pour réguler en température une machine électrique de traction 10.

[0032] Le premier circuit 6 comporte notamment une batterie de traction 7.

[0033] Le deuxième circuit 8 comporte :

Un premier dispositif de chauffage 11 du fluide caloporteur, ce premier dispositif de chauffage 11 peut être formé par une résistance chauffante,

Un aérotherme 12 formé par un échangeur de fluide caloporteur/air utilisé pour augmenter ou diminuer la température de l’habitacle,

[0034] Le troisième circuit 9 comporte un radiateur 13 muni d’un groupe moto- ventilateur 14 pour refroidir le fluide caloporteur circulant dans le troisième circuit 9. Ce troisième circuit 9 permet notamment de réguler la température de la machine électrique de traction 10.

[0035] Le premier système thermique 3 comporte également :

Des pompes 15 pour assurer la circulation du fluide caloporteur dans les premier, deuxième et troisième circuits 6, 8, 9, et

Des capteurs de températures 16 pour mesurer la température du fluide caloporteur. [0036] Le deuxième système thermique 5 utilisant un réfrigérant comme support de distribution de l’énergie thermique peut comporter

Un dispositif de refroidissement 17 du fluide caloporteur circulant dans le premier circuit 6, ce dispositif de refroidissement 17 pouvant être formé par un échangeur de fluide caloporteur/réfrigérant issu d’un compresseur de climatisation non illustré permettant d’abaisser la température du fluide caloporteur. Ce type de dispositif de refroidissement 17 est également connu sous le terme Chiller.

Un deuxième dispositif de chauffage 18 du fluide caloporteur circulant dans le deuxième circuit 8. Ce type de deuxième dispositif de chauffage 18 est également connu sous le terme condenseur ou « water condenseur en anglais ».

[0037] Le premier système thermique 3 comporte en outre des moyens de connexion fluidique 19a, 19b agencés pour :

Connecter le premier circuit 6 avec le deuxième circuit 8, et pour

Connecter le troisième circuit 9 avec le premier circuit 6 ou le deuxième circuit 8.

[0038] A cette fin, les moyens de connexion fluidique sont formés par une première électrovanne trois voies 19a qui permet, selon qu’elle soit ouverte ou fermée, d’autoriser ou d’interdire la circulation du fluide caloporteur entre le premier circuit 6 et le troisième circuit 9.

[0039] Les moyens de connexion fluidique comportent en outre une deuxième électrovanne deux voies 19b qui permet d’autoriser ou d’interdire, selon qu’elle soit ouverte ou fermée, la circulation du fluide caloporteur entre le troisième circuit 9 et le deuxième circuit 8.

[0040] Ainsi, en commandant la première unité 2 et la deuxième unité 4, le superviseur thermique 1 selon l’invention est en mesure de commander l’activation ou la désactivation de chacune des composants thermiques du premier système thermique 3 et du deuxième système thermique 5. [0041] Par exemple, en commandant l’ouverture de la première électrovanne 19a et l’activation de la pompe 15 du premier circuit 6, le radiateur 13 peut participer à la régulation de la température de la batterie de traction 7.

[0042] Dans un exemple différent, en commandant l’ouverture de la deuxième électrovanne 19b et l’activation de la pompe 15 du troisième circuit 9, le condenseur 18 peut participer à la régulation de température de la machine électrique de traction 10.

[0043] Comme illustré à la figure 1 , le superviseur thermique 1 comporte des premiers moyens 20 construits et agencés pour identifier des composants thermiques que comportent le premier système thermique 3 et le deuxième thermique 5 pouvant être sollicités pour augmenter ou diminuer la température de l’habitacle ou d’un élément de fonctionnement du groupe motopropulseur.

[0044] Ces composants thermiques sont formés dans l’exemple illustré par :

Une résistance chauffante 11 ,

Un aérotherme 12,

Un radiateur 13,

Un groupe moto-ventilateur 14,

Des pompes 15,

Des capteurs de température 16,

Un Chiller 17,

Un condenseur 18, et

Des moyens de connexion fluidique 19a, 19b.

[0045] La configuration des composants thermiques du premier système thermique 3 et du deuxième thermique 5 est enregistrée une première fois par les premiers moyens 20 et n’est pas modifiée. Cette configuration est attachée au modèle du véhicule et des options de celui-ci. Cette configuration sera différente, par exemple, si le véhicule est électrique ou hybride, ou encore s’il possède une unique machine électrique de traction ou s’il possède une machine électrique de traction à l’avant et une à l’arrière. [0046] Le superviseur thermique 1 comporte en outre des deuxièmes moyens 21 construits et agencés pour déterminer une situation de fonctionnement du véhicule fonction d’états d’éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur et de températures mesurées.

[0047] Une première situation de fonctionnement du véhicule peut par exemple être formée par une situation de recharge de la batterie de traction 7 du véhicule sur une borne de recharge alors que l’habitacle du véhicule est froid. Dans une telle situation de fonctionnement, la température habitacle mesurée est faible et un élément de fonctionnement formé par un convertisseur de courant continu-continu du véhicule est dans un état actif.

[0048] Une deuxième situation de fonctionnement du véhicule peut par exemple être formée par une situation de roulage du véhicule alors que la batterie de traction 7 est faiblement chargée. Dans une telle situation de fonctionnement, un élément de fonctionnement formé par une pédale d’accélérateur du véhicule présente un état actif, l’élément de fonctionnement formé par la batterie de traction 7 présente un état de charge faible et la machine électrique de traction 10 présente un état actif et une température élevée.

[0049] Afin d’établir cette situation de fonctionnement du véhicule, les deuxièmes moyens 21 sont construits et agencés pour communiquer avec des moyens de contrôle 22 du véhicule, tels que par exemple une unité de contrôle véhicule (plus connue sous l’acronyme VCU pour Vehicle Control Unit en anglais). Cette unité de contrôle véhicule est en effet en mesure de fournir l’ensemble des informations nécessaires pour établir la situation de fonctionnement, comme par exemple des températures mesurées d’éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur (par exemple, une température de la batterie de traction 7 ou une température de la machine électrique de traction 10), une température d’air soufflé dans l’habitacle, une température extérieure, une vitesse de roulage ou encore un état de charge de la batterie de traction, 7.

[0050] Le superviseur thermique 1 comporte également des troisièmes moyens 23 construits et agencés pour déterminer des besoins thermiques de l’habitacle et d’au moins un des éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de la situation de fonctionnement du véhicule, d’une température d’au moins un des éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur et d’une température d’air soufflé dans habitacle. A cette fin, les troisièmes moyens 23 sont construits et agencés pour communiquer avec les deuxièmes moyens 21 construits et agencés pour déterminer une situation de fonctionnement du véhicule et avec les moyens de contrôle 22 du véhicule.

[0051] Par exemple,

- S’agissant de la situation de fonctionnement du véhicule, si la batterie de traction du véhicule est en recharge sur une borne de recharge rapide, les troisièmes moyens 23 vont déterminer un besoin de réguler la température de la batterie de traction 7,

- S’agissant de l’élément de fonctionnement du groupe motopropulseur, si la machine électrique de traction 10 est fortement sollicitée en freinage récupératif, les troisièmes moyens 23 vont déterminer un besoin de diminuer la température de la machine électrique de traction 10,

- S’agissant de la température habitacle, si la température habitacle est élevée, les troisièmes moyens 23 vont déterminer un besoin de diminuer la température de l’habitacle afin d’assurer le confort des utilisateurs du véhicule.

[0052] Le superviseur thermique 1 comporte également des quatrièmes moyens 24 construits et agencés pour prioriser les besoins thermiques déterminés en fonction d’éléments de fonctionnement 7, 10 du groupe motopropulseur nécessitant prioritairement une régulation thermique.

[0053] A cette fin, les quatrièmes moyens 24 sont construits et agencés pour communiquer avec les troisièmes moyens 23 construits et agencés pour déterminer des besoins thermiques de l’habitacle et d’au moins un des éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur.

[0054] Cette priorisation peut être effectuée grâce à des schémas de priorisation prédéterminés en fonction des besoins thermiques de l’habitacle et d’au moins un des éléments de fonctionnement du groupe motopropulseur. Il est par exemple préférable de prioriser la sécurité du véhicule et des passagers que le confort des passagers.

[0055] Par exemple, si la batterie de traction 7 est totalement déchargée, les quatrièmes moyens 24 vont prioriser la recharge de la batterie de traction 7 au confort de l’utilisateur. Ainsi, la régulation en température de l’habitacle va être sacrifiée au bénéfice de la recharge de la batterie de traction 7.

[0056] Dans un autre exemple, si la température de la machine électrique de traction 10 est trop élevée, les quatrièmes moyens 24 vont prioriser le refroidissement de cette machine électrique de traction 10 au détriment de la température habitacle.

[0057] Le superviseur thermique 1 comporte également des cinquièmes moyens 25 construits et agencés pour déterminer un mode de fonctionnement du premier système thermique 3 et du deuxième système thermique 5 en fonction :

Des composants thermiques du premier système thermique 3 et du deuxième thermique 5 identifiés par les premiers moyens 20,

La priorisation des besoins thermiques déterminée par les quatrièmes moyens 24, et

D’une défaillance d’un des composants thermiques.

[0058] Autrement dit, ces cinquièmes moyens 25 vont déterminer les composants thermiques qu’il est préférable de solliciter pour répondre aux besoins thermiques priorisés. Si un composant thermique est défaillant, par exemple le groupe moto- ventilateur 14, alors ce mode de fonctionnement déterminé ne tiendra pas compte de ce groupe moto-ventilateur 14.

[0059] Ces cinquièmes moyens 25 vont ainsi coordonner l’ouverture ou la fermeture des électrovannes 19a, 19b et l’activation ou la désactivation de la résistance chauffante 11 , de l’aérotherme 12, du radiateur 13, du groupe moto- ventilateur 14, du Chiller 17, du condenseur 18, des pompes 15 en fonction de besoins thermiques priorisés.

[0060] A cette fin les cinquièmes moyens 25 sont construits et agencés pour communiquer avec :

Les premiers moyens 20 permettent d’identifier les composants thermiques pouvant être sollicités pour augmenter ou diminuer la température de l’habitacle ou d’un élément de fonctionnement du groupe motopropulseur,

Les moyens de contrôle 22 du véhicule afin par exemple de détecter une défaillance d’un des composants thermiques, Les quatrièmes moyens 24 construits et agencés pour prioriser les besoins thermiques déterminés.

[0061] Le superviseur thermique 1 comporte également des sixièmes moyens 26 construits et agencés pour définir une puissance maximale et un régime moteur maximal d’un compresseur de réfrigérant. Ces sixièmes moyens 26 permettent ainsi de réguler la performance du compresseur afin d’en réduire le bruit dans des phases ou le bruit extérieur est faible. Par exemple, pour un véhicule hybride, lors d’une situation de fonctionnement du véhicule dans laquelle son déplacement est assuré au moyen d’une machine électrique de traction, ces sixièmes moyens 26 vont limiter le régime du compresseur pour diminuer le bruit et augmenter le confort de l’utilisateur.

[0062] A cette fin, les sixièmes moyens 26 sont construits et agencés pour communiquer avec la deuxième unité 4 et les cinquièmes moyens 25 construits et agencés pour déterminer un mode de fonctionnement du premier système thermique 3 et du deuxième système thermique 5. [0063] Comme illustré à la figure 3, un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule 27 muni d’un superviseur thermique 1 pour véhicule électrique ou hybride similaire à celui illustré en figure 1 .