Brevet FR2958581A1 — publié le 20111014

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a pour objet un dispositif de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant un circuit de refroidissement apte à refroidir un ensemble moteur à l'aide d'un liquide de refroidissement. L'invention s'applique avantageusement aux véhicules automobiles électriques. Dans un moteur à combustion interne, les combustions répétées surchauffent les pièces en contact, comme par exemple les pistons, les cylindres, et les soupapes, et se diffusent sur l'ensemble des pièces mécaniques du moteur. Il faut donc les refroidir sous peine de destruction. Pour un bon fonctionnement, les moteurs à explosion ont ainsi besoin d'une température régulière et adaptée. Dans le cas d'un véhicule à propulsion électrique, il est également nécessaire de refroidir les différents éléments de la chaîne de traction. Il est connu d'utiliser un système de refroidissement comprenant une ou plusieurs pompes permettant de faire circuler un liquide de refroidissement à travers le moteur, ainsi qu'un radiateur, qui est un échangeur de température permettant de refroidir le liquide. Après l'arrêt et le verrouillage du véhicule par le conducteur, lorsque le véhicule est en fin de mission, le dispositif de refroidissement est classiquement mis à l'état de veille, c'est-à-dire dans un état hors tension, afin de ne pas consommer inutilement l'énergie électrique de la batterie. Toutefois, dans certains cas, le refroidissement de l'ensemble moteur peut être souhaitable après l'arrêt du véhicule, ce que ne permettent pas d'assurer les dispositifs de refroidissement classiques. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de refroidissement pour véhicule automobile, comprenant un circuit de refroidissement apte à refroidir un ensemble chargeur de batterie et un ensemble moteur à l'aide d'un liquide de refroidissement, une première pompe étant apte à alimenter sélectivement en liquide de refroidissement l'ensemble moteur et une deuxième pompe étant apte à alimenter sélectivement en liquide de refroidissement l'ensemble chargeur, le circuit de refroidissement étant commandé par un système de commande, le dispositif de refroidissement pouvant être sous tension ou hors tension. Conformément au dispositif selon l'invention, le système de commande est apte à maintenir le dispositif sous tension lorsque le véhicule est à l'arrêt, en particulier lorsque le véhicule est en fin de mission, et que la température d'un élément de l'ensemble moteur est supérieure à une température seuil. Ainsi, grâce à l'invention, il est possible d'empêcher la mise hors tension du dispositif de refroidissement à la fin de la mission du véhicule, lorsque le refroidissement du moteur n'est pas suffisant. Par « véhicule en fin de mission » au sens de l'invention, on entend que le véhicule est à l'arrêt et qu'il est verrouillé. Les calculateurs du véhicule sont alors mis hors tension. Le système de commande est avantageusement apte à stopper le maintien du dispositif sous tension, c'est-à-dire qu'il est apte à le mettre hors tension, si la tension de la batterie est inférieure à une valeur de consigne, de manière à ne pas trop décharger la batterie. Le système de commande est avantageusement apte à stopper le maintien du dispositif sous tension, c'est-à-dire qu'il est apte à le mettre hors tension, si le temps écoulé depuis l'arrêt du véhicule, en particulier depuis la fin de mission du véhicule, dépasse un intervalle de temps prédéterminé, de manière à ne pas continuer à refroidir indéfiniment, même si la température du liquide de refroidissement est trop élevée. L'intervalle de temps prédéterminé peut être fonction de la 25 température à l'extérieur du véhicule. Le véhicule automobile peut être un véhicule électrique et l'ensemble moteur peut comprendre un moteur et un système électronique de pilotage. Le système de commande peut ainsi être apte à maintenir le dispositif sous tension lorsque la température du moteur et/ou la température du 30 système électronique de pilotage dépasse une valeur seuil. Le système de commande peut être apte à maintenir le dispositif sous tension lorsque la température d'au moins un élément de l'ensemble moteur et/ou de l'ensemble chargeur est supérieure à une température seuil. Ladite température seuil peut être réglée en fonction de la température à l'extérieur du véhicule. Le dispositif peut comprendre une première vanne apte à empêcher un passage de liquide de refroidissement dans l'ensemble chargeur et une deuxième vanne apte à empêcher un passage de liquide de refroidissement dans l'ensemble moteur. Le dispositif peut également comprendre une restriction hydraulique permettant de maintenir un débit minimum de liquide de refroidissement dans l'ensemble moteur. Le système de commande est avantageusement apte à asservir le débit de chaque pompe dans un système de régulation en boucle fermée en fonction de la température du liquide de refroidissement et d'une température de consigne. Ainsi, l'asservissement du débit de chaque pompe en boucle fermée permet de limiter son usure et sa consommation d'énergie. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre sous forme de schéma-blocs un dispositif de refroidissement selon l'invention, intégré à un véhicule électrique, - la figure 2 illustre sous forme de schéma-blocs une stratégie de commande du dispositif, et - la figure 3 est une vue de détail d'un bloc de la figure 2. Le dispositif de refroidissement 1, tel qu'illustré à la figure 1, comprend une première pompe électrique 2, une deuxième pompe électrique 3, un chargeur 4 de batterie, un ensemble moteur 5, un radiateur 6, ainsi qu'une première électrovanne 7 et de préférence une deuxième électrovanne 8. La première pompe électrique 2, la deuxième pompe électrique 3, la première électrovanne 7 et la deuxième électrovanne 8 sont reliées à un dispositif de commande 9. La première pompe électrique 2 est destinée à être utilisée lors du roulage du véhicule, tandis que la deuxième pompe électrique 3 est destinée à être utilisée lors de la recharge de la batterie. Le débit de la première pompe 2 et le débit de la deuxième pompe 3 peuvent être réglés à l'aide d'un signal de commande. Le chargeur 4 permet, lorsque le véhicule est à l'arrêt, de recharger la batterie électrique de traction, non représentée, à partir du réseau électrique 5 domestique. La première électrovanne 7 permet de court-circuiter la deuxième pompe 3 et le chargeur 4, lors du roulage du véhicule, tandis que la deuxième électrovanne 8 permet de court-circuiter l'ensemble moteur 5 lors du chargement de la batterie, lorsqu'on estime que le refroidissement de 10 l'ensemble moteur 5 n'est pas nécessaire. La deuxième électrovanne 8 peut être reliée à une restriction hydraulique 10 qui permet de réaliser une perte de charge, et de conserver ainsi un débit de liquide de refroidissement dans l'ensemble moteur 5, même lorsque la deuxième électrovanne 8 est passante. L'ensemble moteur 5 comprend un moteur 11 et un système 15 électronique de pilotage 12 destiné notamment à transformer la tension continue de la batterie en tension alternative. Le radiateur 6 permet de refroidir le liquide de refroidissement, de manière similaire au dispositif de refroidissement d'un moteur à combustion interne. Il est équipé d'un moto-ventilateur, non représenté. 20 Il est nécessaire de refroidir l'ensemble moteur 5 lors du roulage du véhicule, ainsi que le chargeur 4 lorsque le véhicule est à l'arrêt. La stratégie de refroidissement est gérée par le dispositif de commande 9. Le dispositif de commande 9 est un calculateur qui est en liaison avec des capteurs du circuit de refroidissement. Le calculateur 9 pilote en outre les pompes 2,3, les 25 électrovannes 7,8, ainsi que le groupe moto-ventilateur du radiateur 6. Le calculateur 9 est en outre avantageusement relié à d'autres calculateurs du véhicule, via un réseau de type bus CAN (Controller Area Network) par exemple, afin d'obtenir d'autres mesures nécessaires à la stratégie de refroidissement. 30 La stratégie de commande du circuit de refroidissement peut être réalisée sous la forme de trois modules A,B,C, tel qu'illustré à la figure 2. Le module A concerne l'empêchement de la mise hors tension du dispositif 1. Le module B est le module d'élaboration de la commande de débit. Le module B concerne la régulation de la température du liquide de refroidissement ainsi que le choix de la pompe électrique 2,3. Le module C est le module d'élaboration de la consigne de vitesse du 5 ventilateur. Les entrées du module A sont : - la demande de refroidissement Dref du véhicule : il s'agit d'un signal logique en provenance du calculateur central du véhicule et qui indique s'il est nécessaire de refroidir les organes électrotechniques du véhicule, en roulage 10 ou en recharge batterie. Si le signal vaut 1, le refroidissement est nécessaire, sinon il vaut 0. - la température Text à l'extérieur du véhicule, obtenue sur le réseau CAN du véhicule, - la température TcHR interne du chargeur de batterie, 15 - la température TMOT interne du moteur, - la température TSEP interne du système électronique de pilotage, et - la tension de la batterie UBAT qui alimente le système de refroidissement. Le module A élabore en sortie un signal de refroidissement Sref qui 20 vaut 1 si le dispositif de refroidissement peut être arrêté, c'est-à-dire que les pompes peuvent être coupées et mises hors tension, ou qui vaut 0 si la mise hors tension n'est pas autorisée, et que les organes électrotechniques du véhicule doivent continuer à être refroidis. Le module B est chargé d'élaborer une commande de débit de liquide 25 de refroidissement selon l'état du véhicule (roulage ou recharge de la batterie à l'arrêt). Les entrées du module B sont : - le signal de refroidissement Sref issu du bloc A, et - Mesures_et_flux_internes : on regroupe dans ce signal les différentes 30 mesures nécessaires au fonctionnement du module, comme la température du liquide de refroidissement, la température à l'extérieur du véhicule, la vitesse du véhicule ou encore les flux dysfonctionnels. Les sorties du module B sont : - la commande du débit Dcomi de la première pompe, utilisée en mode roulage. Il s'agit d'un signal compris entre 0 et 100 et exprimant le pourcentage du débit maximum pouvant être réalisé par la pompe, et - la commande du débit Dcom2 de la deuxième pompe, utilisée en mode recharge. Il s'agit d'un signal compris entre 0 et 100 et exprimant le pourcentage du débit maximum pouvant être réalisé par la pompe. De manière simple, on peut choisir de n'utiliser que la deuxième pompe si le signal de l'état du véhicule vaut 1 et de n'utiliser que la première pompe si le signal de l'état du véhicule vaut 0. Les entrées du module C sont : - le signal de refroidissement Sref issu du bloc A, et - Mesures_et_flux_internes : on regroupe dans ce signal les différentes mesures nécessaires au fonctionnement du module, comme la température du liquide de refroidissement, la température à l'extérieur du véhicule, la vitesse du véhicule ou encore les flux dysfontionnels. La sortie du module C est la commande Cv qui est envoyée au ventilateur. La commande Cv peut tenir compte à la fois du besoin de refroidissement du système de climatisation et du besoin de refroidissement du circuit de la chaîne de traction. Dans le cas où le ventilateur possède deux niveaux de vitesse, la commande Cv peut prendre la valeur 0 (pas de commande du ventilateur), la valeur 1 (commande du ventilateur en petite vitesse) ou la valeur 2 (commande du ventilateur en grande vitesse). Un mode de réalisation possible du module A est illustré à la figure 3. Le principe de ce mode de réalisation est le suivant. Lorsque le mode de refroidissement est une demande d'arrêt ou le mode d'échange batterie, le module A élabore un signal logique R1, qui vaut un dans ce cas. Simultanément, on compare la température de chaque élément chauffant du système avec une valeur seuil. Ainsi : - la température du chargeur de batterie TcHR est comparée à une valeur seuil issue de CART1 qui représente une cartographie en fonction de la température extérieure Text, ce qui offre la possibilité d'augmenter la valeur seuil si la température extérieure est basse par exemple. On peut ainsi laisser l'organe refroidir naturellement grâce à la température extérieure. Si par contre la température extérieure est élevée, on peut aussi décider d'augmenter la valeur seuil, car même avec un refroidissement maximal, on ne pourra pas faire baisser la température de l'organe au-dessous d'un certain niveau. - la température du moteur TMOT est comparée à une valeur seuil issue de la cartographie CART2. - la température TSEp du système électronique de pilotage est comparée à une valeur seuil issue d'une cartographie CART3. Si aucune de ces températures n'est supérieure à sa valeur seuil, un signal logique R2 de valeur 1 exprime l'absence de température élevée dans le système. Dans ce cas, on autorise l'arrêt du système de refroidissement, c'est-à-dire l'arrêt des pompes et du ventilateur, et le signal Sref vaut 1 (endormissement). Si au moins une des températures est supérieure à sa valeur seuil, le signal R2 vaut 0, et la stratégie refuse l'arrêt du système de refroidissement, à condition que le niveau de tension de la batterie d'alimentation ne soit pas inférieur à une valeur seuil Useuil qui prend en compte les aspects de fiabilité et durabilité de la batterie d'alimentation. Le signal Sref vaut dans ce cas 0 (« refus endormissement »). Le refus d'endormir le système de refroidissement ne doit durer de préférence qu'un certain temps. Une temporisation est lancée lorsque la valeur du signal R1 passe à 1. Cette durée Temp peut être fixe, tel qu'illustré à la figure 3, ou être fonction de la température de l'organe. A la fin de cette temporisation, le signal Sref passe au statut « endormissement ». Ainsi, dans ce mode de réalisation, on souhaite interdire la mise en veille du système de refroidissement lorsque la température d'au moins un élément de l'ensemble moteur est supérieure à une valeur seuil, et ce sous deux conditions. D'une part, on ne veut pas continuer à refroidir si la tension de la batterie est inférieure à une valeur seuil. En effet, si la tension de la batterie est trop faible, on risque d'avoir une panne immobilisant le véhicule. D'autre part, on ne veut pas continuer à refroidir indéfiniment si la température reste supérieure au seuil de température. On limite donc la durée de refroidissement après l'arrêt du véhicule, en particulier lors de la fin de mission du véhicule, à une durée maximum. Cette durée peut dépendre de la température du moteur au moment de l'arrêt du véhicule ou de la fin de mission. Plus cette température est élevée et plus la durée maximum est élevée. Le refus d'endormir le système de refroidissement doit disparaître si toutes les températures repassent au dessous de leurs seuils respectifs, donc si le signal R1 passe à 1, le signal Sref doit indiquer « endormissement ». Dans cette réalisation, pour la demande d'arrêt de refroidissement ou le mode échange batterie, on utilise les mêmes seuils de température. Il est possible de séparer ces seuils, et d'utiliser deux seuils par organe, un lors des demandes d'arrêts et l'autre lors des phases d'échange batterie. De la même manière, il est possible d'utiliser des temporisations différentes pour les demandes d'arrêt et les phases d'échange batterie. Finalement, une fois le statut d'endormissement du système de refroidissement déterminé, les consignes des pompes et du ventilateur calculées par les deux autres modules sont maintenues si le statut est « refus endormissement ». Dans le cas du statut « endormissement », les consignes des deux modules sont changées par des consignes d'arrêt à destination du système de refroidissement. Bien que le dispositif décrit ci-dessus comprenne deux pompes, l'invention peut également concerner un dispositif comprenant une ou plus de deux pompes. Elle peut également s'appliquer à un moteur à essence équipé de pompes à eau électriques. REVENDICATIONS1. Dispositif de refroidissement (1) pour véhicule automobile, comprenant un circuit de refroidissement apte à refroidir un ensemble chargeur (4) de batterie et un ensemble moteur (5) à l'aide d'un liquide de refroidissement, une première pompe (2) étant apte à alimenter sélectivement en liquide de refroidissement l'ensemble moteur (5) et une deuxième pompe (3) étant apte à alimenter sélectivement en liquide de refroidissement l'ensemble chargeur (4), le circuit de refroidissement étant commandé par un système de commande (9), le dispositif de refroidissement (1) pouvant être sous tension ou hors tension, caractérisé en ce que le système de commande (9) est apte à maintenir le dispositif (1) sous tension lorsque le véhicule est en fin de mission et que la température d'un élément (11,12) de l'ensemble moteur (5) est supérieure à une température seuil. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de commande (9) est apte à stopper le maintien du dispositif (1) sous tension si la tension de la batterie est inférieure à une valeur de consigne. 3. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de commande (9) est apte à stopper le maintien du dispositif (1) sous tension si le temps écoulé depuis la fin de mission du véhicule dépasse un intervalle de temps prédéterminé. 4. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'intervalle de temps prédéterminé est fonction de la température à l'extérieur du véhicule. 5. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le véhicule automobile est un véhicule électrique et en ce que l'ensemble moteur (5) comprend un moteur (11) et un système électronique de pilotage (12). 6. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de commande (9) est apte à maintenir le dispositif (1) sous tension lorsque la température du moteur (11) et/ou la température du système électronique de pilotage (12) dépasse une valeur seuil. 7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de commande (9) est apte à maintenir le dispositif (1) sous tension lorsque la température d'au moins un élément (11,12) de l'ensemble moteur (5) et/ou de l'ensemble chargeur (4) est supérieure à une température seuil. 8. Dispositif (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite température seuil est réglée en fonction de la température à l'extérieur du véhicule. 9. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une première vanne (7) apte à empêcher un passage de liquide de refroidissement dans l'ensemble chargeur (4) et une deuxième vanne (8) apte à empêcher un passage de liquide de refroidissement dans l'ensemble moteur (5). 10.Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une restriction hydraulique (10) permettant de maintenir un débit minimum de liquide de refroidissement dans l'ensemble moteur (5).