Brevet FR3129632A1 — publié le 20230602

Un procédé (100) de détermination d’une température cible (T_bat_target_FC) d’une batterie (16) de véhicule (14) électrique ou hybride, avant le début d’une phase de charge de la batterie (16), comprenant les étapes : i) déterminer des états de charge initial (SOC_ini) et final (SOC_end) de la batterie (16) ; ii) déterminer une puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) durant la phase de charge ; et iii) si la puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) est supérieure à la puissance thermique de refroidissement maximale (P_cooling_bat_max) que le véhicule (14) peut fournir durant la phase de charge, calculer un gradient de température (ΔT_bat_charging) de la batterie (16) durant la phase de charge et définir la température cible (T_bat_target_FC) comme étant égale à une température maximale de charge (T_max_bat_charging) de la batterie (16) moins le gradient de température (ΔT_bat_charging) de la batterie (16) durant la phase de charge. Figure de l’abrégé : [Fig. 2] PROCEDES DE DETERMINATION D’UNE TEMPERATURE CIBLE D’UNE BATTERIE DE VEHICULE AVANT LE DEBUT D’UNE PHASE DE CHARGE DE LA BATTERIE ET DE GESTION D’UNE INSTALLATION DE CLIMATISATION DE VEHICULE ELECTRIQUE La présente divulgation relève du domaine des véhicules électriques, en particulier des véhicules automobiles électriques ou hybrides. Plus précisément, la présente divulgation se rapport à un procédé de détermination d’une température cible d’une batterie de véhicule électrique, avant le début d’une phase de charge de la batterie. La présente divulgation vise également un procédé de gestion d’une installation de climatisation de véhicule électrique. La puissance de charge des batteries des véhicules automobiles électriques est en constante augmentation. Ainsi, la puissance de charge qui était auparavant de 120 kW, peut désormais atteindre 250 à 270 kW. Des projets ambitionnent des puissances de charge encore supérieures, notamment de l’ordre de 350 kW. Une telle puissance de charge permet a priori d’accélérer la recharge de la batterie d’un véhicule électrique. Cependant, cette augmentation de la puissance de charge s’accompagne d’une augmentation des pertes thermiques, c'est-à-dire de la puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement, durant la phase de charge. Par suite, les systèmes de refroidissements connus des batteries ne permettent pas toujours de dissiper un tel niveau de puissance, surtout lorsque la température ambiante est élevée, par exemple supérieure à 35 °C. Il s’en suit un échauffement important de la batterie durant la phase de charge. Cet échauffement est problématique, une température trop importante de la batterie nuisant à une charge rapide. L’échauffement de la batterie peut même devenir critique, si la batterie atteint une température dite de déclassement (de l’anglais « derating ») induisant un vieillissement prématuré de la batterie, voire un emballement thermique de la batterie. Ainsi, il existe un besoin pour un meilleur contrôle de la température de la batterie d’un véhicule électrique, permettant notamment de mettre en œuvre efficacement des puissances de charge élevées. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. À cette fin, il est proposé un procédé de détermination d’une température cible d’une batterie de véhicule électrique ou hybride, avant le début d’une phase de charge de la batterie, le procédé comprenant les étapes consistant à : i) déterminer un état de charge initial de la batterie, avant la phase de charge, et un état de charge final prévu de la batterie, à la fin de la phase de charge ; ii) déterminer une puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement durant la phase de charge, en fonction des états de charge initial et final ; iii) comparer une puissance thermique de refroidissement maximale que le véhicule peut fournir durant la phase de charge avec la puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement, durant la phase de charge, déterminée à l’étape ii) ; et iv) si la puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement durant la phase de charge est supérieure à la puissance thermique de refroidissement maximale que le véhicule peut fournir durant la phase de charge : - calculer un gradient de température de la batterie durant la phase de charge ; et - définir la température cible comme étant égale à une température maximale de charge de la batterie moins le gradient de température de la batterie durant la phase de charge. Le procédé de détermination d’une température cible de batterie de véhicule électrique comprend de préférence une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - si à l’étape iv), la puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement est inférieure à la puissance thermique de refroidissement maximale que le véhicule peut fournir durant la phase de charge, alors la température cible est définie comme étant égale à une température maximale de la batterie en phase de charge ; - la température maximale de charge de la batterie est une température de la batterie limitant voire évitant le risque de déclassement de la batterie au cours de la phase de charge ; - la température maximale de charge de la batterie est inférieure à 80 °C ; - la température maximale de charge de la batterie est supérieure à 45 °C ; - le véhicule étant muni d’une installation de refroidissement de la batterie adaptée à refroidir la batterie, la puissance thermique de refroidissement maximale que le véhicule peut fournir durant la phase de charge est une puissance thermique maximale qui peut être dissipée par l’installation de refroidissement de la batterie ; - le gradient de température durant la phase de charge est défini comme étant égal au rapport entre : -- le produit de : --- la différence entre la puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement et la puissance thermique de refroidissement maximale que le véhicule peut fournir durant la phase de charge, et --- d’un temps d’échauffement de la batterie durant la phase de charge, d’une part, et -- la capacité thermique de la batterie, d’autre part ; et - le temps d’échauffement de la batterie durant la phase de charge correspond au minimum entre : -- l’intervalle de temps entre un début de la phase de charge et un instant auquel la puissance thermique de refroidissement maximale devient supérieure à la puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement, durant la phase de charge ; et -- une durée prévue de la phase de charge, dans le cas où la température de la batterie est maintenue inférieure à la température maximale de charge de la batterie durant la phase de charge. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de gestion d’une installation de refroidissement d’une batterie du véhicule électrique ou hybride et, de préférence, de chauffage, ventilation et climatisation d’un habitacle du véhicule, l’installation comprenant un premier circuit thermodynamique de refroidissement de la batterie du véhicule au moyen d’un fluide caloporteur, et un deuxième circuit thermodynamique de fluide frigorigène, comprenant au moins une première branche de refroidissement du fluide caloporteur, et, de préférence, au moins une deuxième branche de refroidissement d’un flux d’air destiné à être envoyé vers l’habitacle du véhicule, le deuxième circuit thermodynamique étant muni d’un compresseur, de préférence unique, le procédé comprenant les étapes consistant à : a) le véhicule étant dans une phase de roulage, déterminer un intervalle de temps avant une prochaine phase de charge de la batterie du véhicule ; b) déterminer une température cible de la batterie avant la prochaine phase de charge, de préférence en mettant en œuvre un procédé tel que décrit ci-avant, dans toutes ses combinaisons ; c) déterminer l’énergie thermique de refroidissement nécessaire avant la prochaine phase de charge en fonction d’une température de fonctionnement de la batterie dans la phase de roulage du véhicule et de la température cible, pour que la batterie atteigne la température cible ; d) déterminer une durée nécessaire pour que le deuxième circuit thermodynamique fournisse l’énergie thermique de refroidissement nécessaire déterminée à l’étape c) dans la première branche, sans modifier le régime du compresseur ; et e) si la durée nécessaire est supérieure à l’intervalle de temps avant la prochaine phase de charge de la batterie du véhicule, augmenter le flux de fluide frigorigène dans la première branche, de préférence en augmentant le régime du compresseur et/ou en réduisant le flux de fluide frigorigène dans la deuxième branche, le cas échéant. Le procédé de gestion d’une installation de refroidissement d’une batterie de véhicule électrique ou hybride comprend de préférence une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - la température de fonctionnement de la batterie en phase de roulage du véhicule est une température maximale de fonctionnement de la batterie en phase de roulage du véhicule, limitant voire évitant les risques d’emballement thermique et/ou de vieillissement de la batterie ; - le procédé comprend une étape antérieure à l’étape a), consistant à déterminer si une recharge de la batterie est prévue, notamment dans un intervalle de temps déterminé ; - on détermine si une recharge de la batterie est prévue en fonction : -- d’une saisie par un occupant du véhicule d’une information relative à une recharge de la batterie, ou -- d’un trajet à réaliser ; - si aucune recharge de la batterie n’est prévue, le régime du compresseur est commandé pour conserver la batterie à une température sensiblement égale voire inférieure à la température maximale de fonctionnement de la batterie en phase de roulage du véhicule ; - à l’étape e), le régime du compresseur est augmenté pour que la batterie atteigne la température cible dans l’intervalle de temps avant la prochaine phase de charge de la batterie du véhicule ; - l’énergie thermique de refroidissement nécessaire pour refroidir la batterie, déterminée à l’étape c), est égale au produit de : -- la capacité thermique de la batterie, d’une part, et de -- la différence entre la température de fonctionnement de la batterie en phase de roulage du véhicule et la température cible de la batterie avant la prochaine phase de charge, d’autre part ; et - la durée nécessaire déterminée à l’étape d), est égale au rapport entre : -- l’énergie thermique de refroidissement nécessaire pour refroidir la batterie, d’une part, et -- la différence entre : --- une puissance de refroidissement fournie par la première branche du deuxième circuit thermodynamique sans modifier le régime du compresseur, et --- une puissance thermique dissipée par la batterie par échauffement, en phase de roulage du véhicule, d’autre part. Selon encore un autre aspect, il est décrit un véhicule électrique ou hybride, comprenant : - une batterie, - une installation de refroidissement de la batterie et, de préférence, de chauffage, ventilation et climatisation d’un habitacle du véhicule, l’installation comprenant un premier circuit thermodynamique de refroidissement de la batterie du véhicule au moyen d’un fluide caloporteur, et un deuxième circuit thermodynamique de fluide frigorigène, comprenant au moins une première branche de refroidissement du fluide caloporteur, et, de préférence, au moins une deuxième branche de refroidissement d’un flux d’air destiné à être envoyé vers l’habitacle du véhicule, le deuxième circuit thermodynamique étant muni d’un compresseur, de préférence unique, et - une unité électronique de commande adaptée à mettre en œuvre un procédé tel que décrit ci-avant dans toutes ses combinaisons. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : illustre schématiquement un véhicule électrique comprenant un exemple d’installation de climatisation et de refroidissement d’une batterie. représente un ordinogramme d’un exemple de procédé de détermination d’une température cible d’une batterie de véhicule électrique ou hybride, avant le début d’une phase de charge. représente un ordinogramme d’un exemple de procédé de gestion d’une installation combinée de refroidissement de la batterie et de chauffage, ventilation et climatisation de l’habitacle d’un véhicule électrique ou hybride. Procédé (100) de détermination d’une température cible (T_bat_target_FC) d’une batterie (16) de véhicule (14) électrique ou hybride, avant le début d’une phase de charge de la batterie (16), le procédé (100) comprenant les étapes consistant à : i) déterminer un état de charge initial (SOC_ini) de la batterie (16), avant la phase de charge, et un état de charge final prévu (SOC_end) de la batterie (16), à la fin de la phase de charge ; ii) déterminer une puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) par échauffement durant la phase de charge, en fonction des états de charge initial et final (SOC_ini ; SOC_end) ; iii) comparer une puissance thermique de refroidissement maximale (P_cooling_bat_max) que le véhicule (14) peut fournir durant la phase de charge avec la puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) par échauffement, durant la phase de charge, déterminée à l’étape ii) ; et iv) si la puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) par échauffement durant la phase de charge est supérieure à la puissance thermique de refroidissement maximale (P_cooling_bat_max) que le véhicule (14) peut fournir durant la phase de charge : - calculer un gradient de température (ΔT_bat_charging) de la batterie (16) durant la phase de charge ; et - définir la température cible (T_bat_target_FC) comme étant égale à une température maximale de charge (T_max_bat_charging) de la batterie (16) moins le gradient de température (ΔT_bat_charging) de la batterie (16) durant la phase de charge. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, si à l’étape iv), la puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) par échauffement est inférieure à la puissance thermique de refroidissement maximale (P_cooling_bat_max) que le véhicule (14) peut fournir durant la phase de charge, alors la température cible (T_bat_target_FC) est définie comme étant égale à une température maximale (T_max_bat_charging) de la batterie (16) en phase de charge. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la température maximale de charge (T_max_bat_charging) de la batterie (16) est une température de la batterie (16) limitant voire évitant le risque de déclassement de la batterie (16) au cours de la phase de charge. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, le véhicule (14) étant muni d’une installation (20) de refroidissement de la batterie (16) adaptée à refroidir la batterie (16), procédé dans lequel la puissance thermique de refroidissement maximale (P_cooling_bat_max) que le véhicule (14) peut fournir durant la phase de charge est une puissance thermique maximale qui peut être dissipée par l’installation (20) de refroidissement de la batterie (16). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gradient de température (ΔT_bat_charging) durant la phase de charge est défini comme étant égal au rapport entre : - le produit de : -- la différence entre la puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) par échauffement et la puissance thermique de refroidissement maximale (P_cooling_bat_max) que le véhicule (14) peut fournir durant la phase de charge, et -- d’un temps d’échauffement (t_heating_charging) de la batterie (16) durant la phase de charge, d’une part, et - la capacité thermique (C_bat) de la batterie (16), d’autre part. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le temps d’échauffement (t_heating_charging) de la batterie (16) durant la phase de charge correspond au minimum entre : - l’intervalle de temps entre un début de la phase de charge et un instant auquel la puissance thermique de refroidissement maximale (P_cooling_bat_max) devient supérieure à la puissance thermique (P_heat_dissipation_bat) dissipée par la batterie (16) par échauffement, durant la phase de charge ; et - une durée prévue de la phase de charge, dans le cas où la température de la batterie (16) est maintenue inférieure à la température maximale de charge (T_max_bat_charging) de la batterie (16) durant la phase de charge. Procédé de gestion d’une installation (10) de refroidissement d’une batterie (16) du véhicule (14) électrique ou hybride et, de chauffage, ventilation et climatisation d’un habitacle (12) du véhicule (14), l’installation (10) comprenant un premier circuit thermodynamique (46) de refroidissement de la batterie (16) du véhicule (14) au moyen d’un fluide caloporteur, et un deuxième circuit thermodynamique (38) de fluide frigorigène, comprenant au moins une première branche (52) de refroidissement du fluide caloporteur, et, au moins une deuxième branche (43) de refroidissement d’un flux d’air destiné à être envoyé vers l’habitacle (12) du véhicule (14), le deuxième circuit thermodynamique (38) étant muni d’un compresseur (40), le procédé comprenant les étapes consistant à : a) le véhicule (14) étant dans une phase de roulage, déterminer un intervalle de temps (t_before_charging) avant une prochaine phase de charge de la batterie (16) du véhicule (14) ; b) déterminer une température cible (T_target_bat_ini_FC) de la batterie (16) avant la prochaine phase de charge, en mettant en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes ; c) déterminer l’énergie thermique de refroidissement (Energy_to_cool) nécessaire avant la prochaine phase de charge en fonction d’une température (T_bat) de fonctionnement de la batterie (16) dans la phase de roulage du véhicule (14) et de la température cible (T_target_bat_ini_FC), pour que la batterie (16) atteigne la température cible (T_target_bat_ini_FC) ; d) déterminer une durée (t_to_cool_min) nécessaire pour que le deuxième circuit thermodynamique (38) fournisse l’énergie thermique de refroidissement (Energy_to_cool) nécessaire déterminée à l’étape c) dans la première branche (52), sans modifier le régime du compresseur (40) ; et e) si la durée nécessaire (t_to_cool_min) est supérieure à l’intervalle de temps (t_before_charging) avant la prochaine phase de charge de la batterie (16) du véhicule (14), augmenter le flux de fluide frigorigène dans la première branche (52), en augmentant le régime du compresseur (40) et/ou en réduisant le flux de fluide frigorigène dans la deuxième branche (43), le cas échéant. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la température (T_bat) de fonctionnement de la batterie (16) en phase de roulage du véhicule (14) est une température (T_bat_opt_driving) maximale de fonctionnement de la batterie (16) en phase de roulage du véhicule (14), limitant voire évitant les risques d’emballement thermique et/ou de vieillissement de la batterie (16). Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel, à l’étape e), le régime du compresseur (40) est augmenté pour que la batterie (16) atteigne la température cible (T_target_bat_ini_FC) dans l’intervalle de temps avant la prochaine phase de charge de la batterie (16) du véhicule (14). Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel l’énergie thermique de refroidissement nécessaire (Energy_to_cool) pour refroidir la batterie (16), déterminée à l’étape c), est égale au produit de : - la capacité thermique de la batterie (C_bat), d’une part, et de - la différence entre la température (T_bat) de fonctionnement de la batterie (16) en phase de roulage du véhicule (14) et la température cible (T_target_bat_ini_FC) de la batterie (16) avant la prochaine phase de charge, d’autre part. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel la durée nécessaire déterminée à l’étape d), est égale au rapport entre : - l’énergie thermique de refroidissement nécessaire (Energy_to_cool) pour refroidir la batterie (16), d’une part, et - la différence entre : -- une puissance de refroidissement (P_cooling_bat_max) fournie par la première branche (52) du deuxième circuit thermodynamique (38) sans modifier le régime du compresseur (40), et -- une puissance thermique (P_heat_dissipation_bat_driving) dissipée par la batterie (16) par échauffement, en phase de roulage du véhicule (14), d’autre part. Véhicule (14) électrique ou hybride, comprenant : - une batterie (16), - une installation (10) de refroidissement de la batterie (16) et, de chauffage, ventilation et climatisation d’un habitacle (12) du véhicule (14), l’installation (10) comprenant un premier circuit thermodynamique (46) de refroidissement de la batterie (16) du véhicule (14) au moyen d’un fluide caloporteur, et un deuxième circuit thermodynamique (38) de fluide frigorigène, comprenant au moins une première branche (52) de refroidissement du fluide caloporteur, et, de préférence, au moins une deuxième branche (43) de refroidissement d’un flux d’air destiné à être envoyé vers l’habitacle (12) du véhicule (14), le deuxième circuit thermodynamique (38) étant muni d’un compresseur (40), , et - une unité électronique de commande (ECU) adaptée à mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.