Brevet FR3137212A1 — publié le 20231229

L'invention porte sur un ensemble pour un véhicule automobile comportant: - un réseau électrique continu interne (28) du véhicule comportant une batterie (14), - un circuit électrique de charge (19) de la batterie (14) d'un véhicule automobile comportant des bornes (20) destinées à être connectées à un réseau électrique alternatif externe (21) par rapport au véhicule automobile, et - un dispositif de chauffage électrique (16) d'un liquide destiné à circuler à l'intérieur d'un circuit caloporteur (10), - ledit dispositif de chauffage électrique (16) étant apte à être alimenté sélectivement en courant alternatif par le réseau électrique alternatif externe (21) lorsque ledit réseau électrique alternatif externe (21) est connecté aux bornes (20) du circuit de charge (19) de la batterie (14) ou en courant continu par la batterie (14) lorsque ledit réseau électrique alternatif de puissance externe est déconnecté des bornes (20) du circuit de charge (19) de la batterie (14). Figure 2a CIRCUIT ÉLECTRIQUE DE CHARGE D'UNE BATTERIE DE VÉHICULE AUTOMOBILE INTÉGRANT UN DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'UN LIQUIDE DE CIRCUIT CALOPORTEUR La présente invention porte sur un circuit électrique de charge d’une batterie de véhicule automobile intégrant un dispositif de chauffage d’un liquide de circuit caloporteur. De façon connue en soi, un véhicule automobile muni d’une chaîne de traction électrique ou hybride comporte une batterie stockant de l’énergie électrique destinée à alimenter un moteur électrique apte à assurer une traction du véhicule automobile. La batterie est rechargeable par un réseau électrique alternatif externe via un circuit électrique de charge dit circuit OBC (pour "On Board Charger" en anglais). Lorsque la batterie est trop froide, ses performances sont réduites aussi bien lors des phases de charge (les durées de charge sont augmentées) que lors des phases de roulage (la batterie de traction fournit alors une énergie limitée au groupe motopropulseur). Afin de garantir le fonctionnement de la batterie à une température optimale, un dispositif de chauffage électrique permet de chauffer un liquide caloporteur circulant à l'intérieur de la batterie. Ce dispositif est piloté par une unité de commande associée et nécessite de prévoir des éléments dédiés dans le circuit caloporteur, tels que des durites et des vannes. L’invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un ensemble pour un véhicule automobile comportant: - un réseau électrique continu interne du véhicule comportant une batterie, - un circuit électrique de charge de la batterie d'un véhicule automobile comportant des bornes destinées à être connectées à un réseau électrique alternatif externe par rapport au véhicule automobile, et - un dispositif de chauffage électrique d'un liquide destiné à circuler à l'intérieur d'un circuit caloporteur du véhicule automobile, - ledit dispositif de chauffage électrique étant apte à être alimenté sélectivement en courant alternatif par le réseau électrique alternatif externe lorsque ledit réseau électrique alternatif externe est connecté aux bornes du circuit électrique de charge de la batterie ou en courant continu par la batterie lorsque ledit réseau électrique alternatif de puissance externe est déconnecté des bornes du circuit électrique de charge de la batterie. L'invention permet ainsi, en intégrant le dispositif de chauffage électrique à l'intérieur du circuit électrique de charge de la batterie, de faire l'économie d'une unité de commande et d'optimiser l’utilisation du chargeur pour la recharge de la batterie exclusivement. L'invention permet également de limiter les pertes lors d'une phase de chauffe de la batterie et de réduire l'encombrement de ces fonctions en supprimant certains éléments du circuit caloporteur. Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble comporte au moins un interrupteur de connexion au réseau électrique alternatif externe monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique et le réseau électrique alternatif externe. Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble comporte un nombre d'interrupteurs de connexion au réseau électrique alternatif externe correspondant à un nombre de phases du réseau électrique alternatif externe, chaque interrupteur de connexion au réseau électrique alternatif externe étant associé à une phase correspondante. Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble comporte au moins un interrupteur de connexion au réseau électrique continu interne monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique et la batterie du véhicule automobile. Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble comporte une unité de commande configurée de telle façon que lorsque l'interrupteur de connexion au réseau électrique alternatif externe est dans un état fermé alors l'interrupteur de connexion au réseau électrique continu interne est dans un état ouvert, et inversement lorsque l'interrupteur de connexion au réseau électrique continu interne est dans un état fermé, alors l'interrupteur de connexion au réseau électrique alternatif externe est dans un état ouvert. Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble comporte un interrupteur de connexion à un potentiel de référence du réseau électrique continu interne du véhicule automobile. Selon une réalisation de l'invention, ledit ensemble comporte un interrupteur de connexion à un point neutre du réseau électrique alternatif externe. Selon une réalisation de l'invention, le dispositif de chauffage électrique comporte un nombre de résistances chauffantes correspondant à un nombre de phases du réseau électrique alternatif externe. Selon une réalisation de l'invention, le circuit électrique de charge de la batterie comporte un module de correction de facteur de puissance, un onduleur, un transformateur d'isolation pour isoler électriquement le réseau électrique alternatif externe par rapport au réseau électrique continu interne, et un pont redresseur de tension destiné à transformer une tension alternative issue du transformateur d'isolation en une tension continue appliquée à des bornes de la batterie. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un ensemble tel que précédemment défini. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. La est une représentation schématique d'un circuit caloporteur d'un véhicule automobile comportant un dispositif de chauffage électrique d'un liquide circulant à l'intérieur d'une batterie; La est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention avec un réseau électrique alternatif externe de type monophasé; La est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention avec un réseau électrique alternatif externe de type triphasé. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. La montre un circuit caloporteur 10 comportant un échangeur thermique 11 couplé à un circuit de climatisation ainsi qu'une pompe pilotée 13 pour faire circuler un liquide caloporteur à l'intérieur d'une batterie 14 pour assurer son refroidissement. Le circuit caloporteur 10 est régulé de préférence à une température de l’ordre de 25 degrés Celsius. La batterie 14 est reliée électriquement à un moteur électrique de traction 15 pour assurer son alimentation en puissance. Lorsqu'il fonctionne en mode générateur, notamment lors d'une phase de freinage récupératif, le moteur électrique 15 pourra fournir de l'énergie électrique pour assurer un rechargement de la batterie 14. Le liquide caloporteur pourra être constitué par de l'eau contenant de l'anti-gel. En variante, le liquide caloporteur pourra prendre la forme d'un liquide à base d'huile ou tout autre liquide caloporteur adapté à l'application. Le circuit caloporteur 10 comporte également un dispositif de chauffage électrique 16 destiné à chauffer le liquide de refroidissement lorsque sa température est inférieure à un seuil de température pour garantir un fonctionnement optimal de la batterie 14. Le seuil de température est inférieur ou de l’ordre de 25 degrés Celsius. Comme cela est illustré par les figures 2a et 2b, un circuit électrique de charge 19 de la batterie 14 d'un véhicule automobile comporte des bornes 20 destinées à être connectées à un réseau électrique alternatif externe 21 par rapport au véhicule automobile. Le circuit électrique de charge 19 de la batterie 14 comporte un module de correction de facteur de puissance 22 dit module PFC (pour "Power Factor Corrector" en anglais). Le module 22 comporte deux transistors 23 associés à la phase P et deux diodes 24 associées au neutre N, ainsi qu'un condensateur 25 de lissage de tension. Un onduleur 26 est apte à transformer une tension continue issue du module 22 en une tension alternative. A cet effet, l’onduleur 26 pourra comporter des transistors par exemple de type MOSFET, bipolaires à grille isolée dits transistors IGBT (pour "Insulated Gate Bipolar Transistor" en anglais), ou SiC (Silicone Carbide). Un transformateur d'isolation 27 permet d’isoler électriquement le réseau électrique alternatif externe 21 par rapport à un réseau électrique continu interne 28. La batterie 14 appartient au réseau électrique continu interne 28 du véhicule. Un pont redresseur de tension 29 est destiné à transformer la tension alternative issue du transformateur d'isolation 27 en une tension continue appliquée aux bornes de la batterie 14. Le pont redresseur pourra être formé par des diodes pour un pont redresseur passif et par des transistors par exemple de type MOSFET, bipolaire à grille isolée ou IGBT (pour "Insulated Gate Bipolar Transistor" en anglais), ou SiC (Silicone Carbide) pour un pont redresseur actif. Le pont redresseur de tension 29 est associé à un condensateur de lissage de tension 30. Le dispositif de chauffage électrique 16 est apte à être alimenté sélectivement en courant alternatif par le réseau électrique alternatif externe 21 lorsque ledit réseau électrique alternatif externe 21 est connecté aux bornes 20 du circuit électrique de charge 19 de la batterie 14 ou en courant continu par la batterie 14 lorsque ledit réseau électrique alternatif externe 21 est déconnecté des bornes 20 du circuit électrique de charge 19 de la batterie 14. Dans le mode de réalisation de la , le réseau électrique alternatif externe 21 est un réseau monophasé. Ce type de réseau électrique monophasé est typiquement un réseau domestique privé utilisé par le conducteur pour recharger la batterie 14 du véhicule automobile. Un interrupteur I1 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 est monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et le réseau électrique alternatif externe 21, en l'occurrence entre la résistance 31 et la phase P. En l'occurrence, le dispositif de chauffage électrique 16 est constitué par une résistance électrique 31. Un interrupteur I2 de connexion à un point neutre N du réseau électrique alternatif externe 21 est monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et le point neutre N du réseau électrique alternatif externe 21. L'interrupteur I1 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 est connecté électriquement à une borne de la résistance électrique 31 et l'interrupteur I2 de connexion au point neutre N est connecté à l'autre borne de la résistance électrique 31. Par ailleurs, un interrupteur I3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 est monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et la batterie 14 du véhicule automobile. Un interrupteur I4 de connexion à un potentiel de référence M du réseau électrique continu interne 28 du véhicule est monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et le potentiel de référence M du réseau électrique continue interne. Le potentiel de référence M du réseau électrique continu pourra être la masse ou une borne négative. L'interrupteur I3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 est connecté électriquement à une borne de la résistance électrique 31 et l'interrupteur I4 de connexion au potentiel de référence M est connecté à l'autre borne de la résistance électrique 31. Une unité de commande 34 est configurée de telle façon que lorsque l'interrupteur I1 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 est dans un état fermé, alors l'interrupteur I3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 est dans un état ouvert. Inversement, lorsque l'interrupteur I3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 est dans un état fermé, alors l'interrupteur I1 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 est dans un état ouvert. Il est à noter que la fermeture de l'interrupteur I1 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 entraîne la fermeture de l'interrupteur I2 de connexion au point neutre N, tandis que l'interrupteur I4 de connexion au potentiel de référence M du réseau électrique continu interne 28 est à l'état ouvert. De façon analogue, la fermeture de l'interrupteur I3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 entraîne la fermeture de l'interrupteur I4 de connexion au potentiel de référence M du réseau électrique continu interne 28, tandis que l'interrupteur I2 de connexion au point neutre N est à l'état ouvert. Le dispositif de chauffage électrique 16 pourra ainsi être alimenté directement en courant continu par la batterie 14 ou en courant alternatif par le réseau électrique alternatif externe 21 lorsque ce dernier est présent lors d'une phase de recharge de la batterie 14. Dans le mode de réalisation de la , le réseau électrique alternatif externe 21 est un réseau triphasé muni de trois phases P1, P2, et P3. Ce type de réseau électrique est typiquement un réseau associé à une borne de charge installée sur la voie publique mais pourra également être dans certains cas un réseau domestique privé. Dans ce cas, le dispositif de chauffage électrique 16 comporte trois résistances électriques 31.1-31.3 soit une résistance électrique par phase P1-P3. Le module de correction de facteur de puissance 22 comporte trois branches de deux transistors 23 associées chacune à une phase P1-P3 et une branche de deux diodes 24 associée au point neutre N. Trois interrupteurs I1.1-I1.3 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 associés chacun à une phase P1-P3 sont montés électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et le réseau électrique alternatif externe 21. Chaque interrupteur I1.1-I1.3 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 est connecté électriquement entre une phase P1-P3 et une borne d'une résistance électrique 31.1-31.3 correspondante. Dans le cas où les phases P1-P3 sont équilibrées entre elles, il n'est pas nécessaire d'utiliser un interrupteur I2 de connexion au point neutre N du réseau électrique alternatif externe 21. Dans le cas contraire, un interrupteur I2 de connexion au point neutre N du réseau électrique alternatif externe 21 pourra être monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et le point neutre N du réseau électrique alternatif externe 21, comme dans le mode de réalisation précédent. Par ailleurs, trois interrupteurs I3.1-I3.3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 sont montés électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et la batterie 14 du véhicule automobile. En variante, il serait possible d'utiliser un seul interrupteur I3 sur la branche de connexion de la batterie 14 avant le point de dérivation vers les résistances 31.1, 31.3. En outre, un interrupteur I4 de connexion à un potentiel de référence M du réseau électrique continu interne 28 du véhicule est monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique 16 et le potentiel de référence M du réseau électrique continue interne. Les interrupteurs I3.1-I3.3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 sont connectés électriquement à des bornes des résistances électriques 31.1-31.3 et l'interrupteur I4 de connexion au point neutre N est connecté aux autres bornes des résistances électriques 31.1-31.3. Une unité de commande 34 est configurée de telle façon que lorsque les interrupteurs I1.1-I1.3 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 sont dans un état fermé, alors les interrupteurs I3.1-I3.3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 sont dans un état ouvert. Inversement, lorsque les interrupteurs I3.1-I3.1 de connexion au réseau électrique continu interne 28 sont dans un état fermé, alors les interrupteurs I1.1-I1.3 de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 sont dans un état ouvert. Il est à noter que la fermeture des interrupteurs I3.1-I3.3 de connexion au réseau électrique continu interne 28 entraîne la fermeture de l'interrupteur I4 de connexion au potentiel de référence M du réseau électrique continu interne 28. Le dispositif de chauffage électrique 16 pourra ainsi être alimenté directement en courant continu par la batterie 14 ou en courant alternatif par le réseau électrique alternatif externe 21 lorsque ce dernier est présent lors d'une phase de recharge de la batterie 14. Le fonctionnement de l'invention pourra bien entendu être généralisé à un réseau électrique alternatif externe 21 à deux phases (dit réseau biphasé) ou plus de trois phases, notamment cinq phases pour un réseau pentaphasé ou six phases pour un réseau hexaphasé ou double triphasé. Le nombre d'interrupteurs I1.K de connexion au réseau électrique alternatif externe 21 et le nombre de résistances 31.K est adapté en fonction du nombre de phases K du réseau électrique alternatif externe 21. Un interrupteur I1, I1.1-I1.3, I2, I3, I3.1-I3.3, ou I4 pourra être constitué indifféremment par un relai, un contacteur, un transistor ou tout autre élément électrique adapté à sélectivement autoriser ou bloquer le passage d'un courant à l'intérieur d'un circuit électrique. L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un ensemble tel que précédemment défini. Ensemble pour un véhicule automobile comportant: - un réseau électrique continu interne (28) du véhicule comportant une batterie (14), - un circuit électrique de charge (19) de la batterie (14) d'un véhicule automobile comportant des bornes (20) destinées à être connectées à un réseau électrique alternatif externe (21) par rapport au véhicule automobile, et - un dispositif de chauffage électrique (16) d'un liquide destiné à circuler à l'intérieur d'un circuit caloporteur (10) du véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit dispositif de chauffage électrique (16) est apte à être alimenté sélectivement en courant alternatif par le réseau électrique alternatif externe (21) lorsque ledit réseau électrique alternatif externe (21) est connecté aux bornes (20) du circuit électrique de charge (19) de la batterie (14) ou en courant continu par la batterie (14) lorsque ledit réseau électrique alternatif de puissance externe est déconnecté des bornes (20) du circuit électrique de charge (19) de la batterie (14). Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un interrupteur (I1, I1.1-I1.3) de connexion au réseau électrique alternatif externe (21) monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique (16) et le réseau électrique alternatif externe (21). Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre d'interrupteurs (I1, I1.1-I1.3) de connexion au réseau électrique alternatif externe (21) correspondant à un nombre de phases du réseau électrique alternatif externe (21), chaque interrupteur (I1, I1.1-I1.3) de connexion au réseau électrique alternatif externe (21) étant associé à une phase correspondante. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un interrupteur (I3) de connexion au réseau électrique continu interne (28) monté électriquement entre le dispositif de chauffage électrique (16) et la batterie (14) du véhicule automobile. Ensemble selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande (34) configurée de telle façon que lorsque l'interrupteur (I1) de connexion au réseau électrique alternatif externe (21) est dans un état fermé alors l'interrupteur (I3) de connexion au réseau électrique continu interne (28) est dans un état ouvert, et inversement lorsque l'interrupteur (I3) de connexion au réseau électrique continu interne (28) est dans un état fermé, alors l'interrupteur (I1) de connexion au réseau électrique alternatif externe (21) est dans un état ouvert. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur (I4) de connexion à un potentiel de référence (M) du réseau électrique continu interne (28) du véhicule automobile. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur (I2) de connexion à un point neutre (N) du réseau électrique alternatif externe (21). Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage électrique (16) comporte un nombre de résistances chauffantes (31, 31.1-31.3) correspondant à un nombre de phases du réseau électrique alternatif externe (21). Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit électrique de charge (19) de la batterie (14) comporte un module de correction de facteur de puissance (22), un onduleur (26), un transformateur d'isolation (27) pour isoler électriquement le réseau électrique alternatif externe (21) par rapport au réseau électrique continu interne (28), et un pont redresseur de tension (29) destiné à transformer une tension alternative issue du transformateur d'isolation (27) en une tension continue appliquée à des bornes de la batterie (14). Véhicule automobile comportant un ensemble défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.