Brevet FR2829619A1 — publié le 20030314

La présente invention concerne un dispositif de régulation thermique d'un module de batteries pour véhicule automobile. Certains véhicules, de type hybride, comprennent une motorisation comportant un moteur d'entraînement thermique et une machine électrique permettant d'alterner des configurations de fonctionnement en modes thermique et électrique. La machine électrique est alimentée par un module de batteries. Le bon fonctionnement de ces batteries dépend de la température de l'air environnant le module notamment de la température ambiante à l'extérieur du véhicule. On a donc proposé dans l'état de la technique un dispositif de régulation thermique d'un module de batteries pour véhicule automobile, du type comprenant des moyens de mise en circulation d'un flux d'air à travers le module de batteries. Habituellement, l'air circulant à travers le module de batteries provient de l'habitacle du véhicule. En saison froide, lorsque par exemple la température des batteries est voisine de-18 OC, les réactions chimiques dans les batteries sont inhibées ce qui empêche ces dernières de délivrer la puissance électrique nécessaire au bon fonctionnement de la machine électrique. Il convient donc de faire démarrer le moteur thermique de façon à élever la température des batteries jusqu'à environ 5 C. Une fois cette température atteinte, les batteries sont en mesure de délivrer la puissance nécessaire électrique au bon fonctionnement de la motorisation. Toutefois, lorsque la température des batteries est inférieure à -18 DC, le démarrage du véhicule, même par l'intermédiaire du moteur thermique, n'est pas envisageable car les batteries ne sont pas en mesure de délivrer la puissance électrique nécessaire pour alimenter les moyens de pilotage de la boîte de vitesses électrique équipant généralement le véhicule hybride. En saison chaude, le flux d'air provenant de l'habitacle, relativement froid, circule à travers le module de batteries en permettant ainsi de limiter la température de ces batteries à environ 55 C. Lorsque la température des batteries est supérieure à 55DC leur sollicitation doit être réduite pour ne pas affecter leur durée de vie. L'invention a pour but d'optimiser le fonctionnement et la durée de vie du module de batteries. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de régulation thermique, du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte, formant des moyens de guidage du flux d'air, dans laquelle sont logés le module de batteries et des moyens de régulation thermique du flux d'air. Suivant des caractéristiques de différents modes de réalisation de ce dispositif de régulation thermique : - les moyens de régulation thermique du flux d'air comprennent un échangeur thermique liquide caloporteur/air ; - le liquide caloporteur comprend de l'eau ; - l'échangeur thermique liquide caloporteur/air est raccordé à un circuit de liquide caloporteur muni de moyens de chauffage de ce liquide caloporteur ; - un ventilateur d'entraînement du flux d'air à travers l'échangeur thermique liquide caloporteur/air est logé dans l'enceinte ; - les moyens de régulation thermique du flux d'air comprennent des moyens de chauffage, par exemple des moyens électriques de chauffage par effet Joule ; - les moyens de chauffage comprennent une thermistance, notamment de type CTP (Coefficient de Température Positif) ; - l'enceinte est fermée de façon étanche à l'air, le flux d'air circulant en circuit fermé à l'intérieur de l'enceinte ; - le dispositif comprend des moyens de régulation de la pression de l'air circulant dans l'enceinte. ; - les moyens de régulation de pression comprennent des moyens de compensation de pression pilotés par un capteur de pression logé dans l'enceinte ; - des moyens d'absorption d'hydrogène dégagé par le module de batteries sont logés dans l'enceinte ; - l'enceinte est raccordée à des moyens de mise en circulation d'air provenant de l'extérieur de l'enceinte, l'air du flux guidé dans l'enceinte provenant de l'extérieur de l'enceinte. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de régulation thermique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de régulation thermique selon un second mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de régulation thermique, selon un premier mode de réalisation de l'invention, désigné par la référence générale 10. Ce dispositif 10 est destiné à réguler la température d'un module classique 12 de batteries pour véhicule automobile, notamment de type hybride comprenant une motorisation comportant un moteur d'entraînement thermique et une machine électrique permettant d'alterner des configurations de fonctionnement en modes thermique et électrique. Le module 12 comprend en général plusieurs éléments formant batterie mais pourrait le cas échéant n'en comprendre qu'un seul. Le dispositif 10 comprend une enceinte 14 qui, dans ce premier mode de réalisation de l'invention, est fermée de façon étanche à l'air. Le module 12 de batteries est logé dans l'enceinte 14. Cette dernière forme des moyens de guidage pour un flux d'air circulant en circuit fermé à l'intérieur de l'enceinte 14. Le flux d'air est schématisé par des flèches F sur la figure 1. On notera que le flux d'air F circule à travers le module 12 de batteries de façon à réguler sa température. La température de l'air du flux F est réglée à l'aide de moyens 16 de régulation thermique du flux d'air logés à l'intérieur de l'enceinte 14. Les moyens de régulation thermique 16 comprennent un échangeur thermique 18 liquide caloporteur/air. Cet échangeur thermique 18 est raccordé à un circuit de liquide caloporteur dont on a représenté des branches amont 20 et aval 22 raccordées à l'échangeur thermique 18. Le liquide caloporteur est de type classique et comprend, par exemple, de l'eau qui, le cas échéant, est mélangée à un antigel. Un ventilateur classique 24, logé dans l'enceinte 14, est destiné à entraîner le flux d'air F à travers l'échangeur thermique 18. De préférence, les moyens de régulation thermique 16 comprennent également des moyens de chauffage 26, par exemple des moyens électriques destinés à chauffer le flux d'air par effet Joule. Ces moyens électriques de chauffage 26 comprennent, par exemple, une thermistance classique, notamment de type CTP (Coefficient de Température Positif), utilisée dans une plage de fonctionnement telle que la puissance délivrée par la thermistance diminue lorsque la température augmente. De préférence, la puissance fournit par les moyens électriques de chauffage 26 est de l'ordre de 1 kW. Une paroi 28, séparant le module 12 de batteries des moyens 16 de régulation thermique, participe à la canalisation du flux d'air F à travers ce module 12 et ces moyens de régulation thermique 16. De préférence, des moyens de régulation de la pression de l'air circulant dans l'enceinte 14 sont logés dans cette dernière. Les moyens de régulation de pression comprennent, par exemple, des moyens classiques 30 de compensation de pression pilotés par un capteur 32 de pression. Le module 12 de batteries étant généralement susceptible de dégager de l'hydrogène, des moyens classiques 34 d'absorption d'hydrogène sont logés dans l'enceinte 14. On décrira ci-dessous les principaux aspects du fonctionnement du dispositif de régulation thermique 10 liés à l'invention. En saison froide, lorsque la température des batteries est voisine de -18OC, le module 12 de batteries est réchauffé à l'aide des moyens de chauffage 26. L'air, contenu dans l'enceinte 14, est entraîné par le ventilateur 24 à travers les moyens électriques de chauffage 26. Le flux d'air chauffé traverse le module 12 de batteries de façon à élever la température de ces batteries jusqu'à environ 5 C. Le flux d'air chauffé par les moyens de chauffage 26 permet aux batteries du module 12 d'atteindre rapidement une température pour laquelle elles sont susceptibles de délivrer une puissance électrique suffisante permettant une activation de la motorisation hybride ou électrique pure sans contrainte indésirable sur les batteries. Le cas échéant, l'échangeur thermique 18 liquide caloporteur/air peut participer au chauffage du flux d'air. A cet effet, des moyens classiques 36 de chauffage du liquide caloporteur sont agencés dans la branche amont 20 du circuit de liquide caloporteur. Ces moyens 36 de chauffage peuvent être disposés à l'extérieur ou à l'intérieur de l'enceinte 14. Les moyens 36 de chauffage du liquide caloporteur peuvent être utilisés en combinaison avec les moyens 26 de chauffage de l'air ou bien peuvent remplacer ces moyens de chauffage 26. En saison chaude, le flux d'air F, traversant l'échangeur thermique 18, permet de refroidir le module 12 de batteries de façon à maintenir la température de ce module 12 en-dessous d'un seuil garantissant une durée de vie optimale des batteries. Ce seuil est par exemple d'environ 45 C. Le refroidissement du flux d'air F est réalisé par transfert, via l'échangeur 18, de frigories provenant du liquide caloporteur, relativement froid, vers le flux d'air F circulant dans l'enceinte 14. On a représenté sur la figure 2 un dispositif de régulation thermique selon un second mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par des références identiques. Dans ce cas, l'enceinte 14 est raccordée à des moyens de mise en circulation d'air provenant de l'habitacle ou de l'extérieur du véhicule. Ainsi, l'air du flux F guidé dans l'enceinte 14 provient de l'extérieur de l'enceinte 14. Les moyens de mise en circulation de l'air extérieur à l'enceinte 14 comprennent notamment une première ouverture 38, ménagée à travers la paroi de l'enceinte, formant une entrée d'air provenant de l'extérieur de l'enceinte 14, et une seconde ouverture 40, ménagée à travers la paroi de l'enceinte 14, formant une sortie d'air vers l'extérieur de l'enceinte 14. Les entrée 38 et sortie 40 d'air sont disposées respectivement en amont de l'échangeur thermique 18 et en aval du module 12 de batteries en considérant le sens de circulation du flux F. Dans le second mode de réalisation de l'invention, il n'y a pas de risque de surpression de l'air ni d'accumulation d'hydrogène dans l'enceinte 14 si bien que les moyens de régulation de pression 30,32 et d'absorption d'hydrogène 34 ne sont pas nécessaires. Parmi les avantages de l'invention, on notera que celle-ci permet d'optimiser le fonctionnement et la durée de vie du module 12 de batteries. En effet, en saison froide, le flux d'air chauffé, circulant à travers le module 12 de batteries permet d'élever rapidement la température de ces batteries jusqu'à une valeur permettant un bon fonctionnement de la machine électrique. Par rapport à l'état de la technique, la durée de montée en température des batteries (par exemple de-18 C à +5 C) peut être réduite d'environ 40%. En saison chaude, le flux d'air F, refroidi par l'échangeur thermique 18, permet de réduire si nécessaire la température du module 12 de batteries de façon à la stabiliser à une valeur garantissant une durée de vie relativement longue des batteries. L'invention permet donc de satisfaire les besoins électriques d'un véhicule automobile pour une température ambiante à l'extérieur du véhicule comprise dans un intervalle plus important que celui permis par un module de batteries ne bénéficiant pas de l'invention. On notera que la structure de l'enceinte est relativement indépendante de celle du module de batteries ce qui favorise la standardisation. Dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention, l'enceinte 14 est isolée de l'habitacle si bien que la régulation thermique du module 12 de batteries est relativement indépendante de la température de l'habitacle. Par ailleurs, l'enceinte 14 n'étant pas raccordée à des moyens de mise en circulation d'air provenant de l'habitacle, le dispositif 10 peut être plus facilement standardisé pour s'adapter facilement à différents modèles de véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation thermique d'un module (12) de batteries pour véhicule automobile, du type comprenant des moyens (24) de mise en circulation d'un flux d'air (F) à travers le module de batteries, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte (14), formant des moyens de guidage du flux d'air, dans laquelle sont logés le module (12) de batteries et des moyens (16) de régulation thermique du flux d'air. 2. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (16) de régulation thermique du flux d'air comprennent un échangeur thermique (18) liquide caloporteur/air. 3. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide caloporteur comprend de l'eau. 4. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (18) liquide caloporteur/air est raccordé à un circuit (20, 22) de liquide caloporteur muni de moyens (36) de chauffage de ce liquide caloporteur. 5. Dispositif de régulation thermique selon l'une quelconque revendication 2 à 3, caractérisé en ce qu'un ventilateur (24) d'entraînement du flux d'air à travers l'échangeur thermique (18) liquide caloporteur/air est logé dans l'enceinte. 6. Dispositif de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (16) de régulation thermique du flux d'air comprennent des moyens de chauffage (26), par exemple des moyens électriques de chauffage par effet Joule. 7. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (26) comprennent une thermistance, notamment de type CTP (Coefficient de Température Positif). 8. Dispositif de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (14) est fermée de façon étanche à l'air, le flux d'air circulant en circuit fermé à l'intérieur de l'enceinte (14). 9. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (30,32) de régulation de la pression de l'air circulant dans l'enceinte (14). 10. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de régulation de pression comprennent des moyens (30) de compensation de pression pilotés par un capteur (32) de pression logé dans l'enceinte (14). 11. Dispositif de régulation thermique selon la revendication 10, caractérisé en ce que des moyens (34) d'absorption d'hydrogène dégagé par le module de batteries sont logés dans l'enceinte (14). 12. Dispositif de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (14) est raccordée à des moyens (38,40) de mise en circulation d'air provenant de l'extérieur de l'enceinte, l'air du flux guidé dans l'enceinte provenant de l'extérieur de l'enceinte.