Brevet FR3135675A1 — publié le 20231124

La présente invention concerne un véhicule comprenant un groupe motopropulseur (2) équipé d’un système de refroidissement (1). Le système de refroidissement (1) comprend un radiateur (3) en face avant du véhicule, ce radiateur étant équipé d’un dispositif moto-ventilateur électrique (5), qui est alimenté par un circuit électrique dédié. Ce circuit électrique dédié comporte un dispositif de production électrique (7) indépendant du groupe motopropulseur, et une batterie électrique rechargeable (6). Figure 1 à publier Véhicule avec radiateur ventilé et circuit électrique dédié La présente invention concerne le domaine du refroidissement d’un groupe motopropulseur générant de la chaleur au sein d’un véhicule, notamment une pile à combustible, un circuit selon un cycle de Rankine, un moteur thermique, une batterie électrique ou une machine électrique. De nombreux travaux sont consacrés actuellement au développement des piles à combustible en tant que sources d'énergie électrique pour l'alimentation, tant pour des applications stationnaires, que pour des applications embarquées, notamment pour des véhicules entraînés par des machines électriques. En effet, les avantages environnementaux des piles à combustible (rendements électrique et énergétique élevés, très faibles émissions de gaz nocifs, absence d’émission de gaz à effet de serre, faible nuisance sonore, production localisée...) sont des atouts qui deviennent importants, en particulier pour le domaine du transport. Une pile à combustible permet de transformer une énergie chimique en énergie électrique. Dans le cas d’une pile à combustible hydrogène/oxygène, la réaction chimique mise en œuvre est une combustion de l’hydrogène dans l’oxygène, dont la réaction peut s’écrire par l’équation : Au sein d’une pile à combustible, l’oxydation électrochimique de l’hydrogène est réalisée au niveau d’une anode constituée d’un matériau catalytique conducteur, alors que la réduction électrochimique de l’oxygène se produit au niveau d’une cathode généralement constituée d’un même matériau catalytique. De plus, les compartiments anodique et cathodique sont séparés par un électrolyte permettant l’échange de protons ou d’ions. Pour les véhicules, les piles à combustible qui s'avèrent actuellement les plus prometteuses sont les piles dites à membrane échangeuse de protons, fonctionnant à partir d'une source d'hydrogène provenant soit d'une bouteille embarquée dans le véhicule, soit d'une unité produisant directement de l'hydrogène dans le véhicule. C'est ainsi que l'on peut produire directement de l'hydrogène en utilisant un reformeur fonctionnant avec un carburant approprié, tel que le méthanol, l'essence, le gazole, etc. Dans un véhicule, il faut non seulement refroidir le moteur électrique assurant la propulsion du véhicule ainsi que la commande de puissance du moteur, sa batterie éventuellement s’il en est équipé mais aussi la pile à combustible elle-même puisque cette dernière est génératrice de pertes thermiques liées aux réactions électro-chimiques se déroulant aux électrodes, et aux pertes ohmiques à la membrane. Ces problèmes liés à la gestion du refroidissement de la pile à combustible sont particulièrement contraints pour les applications embarquées, en particulier au sein des véhicules. En effet, le dimensionnement du système de refroidissement et de récupération de la chaleur, s’il est présent, doit être ajusté à la place disponible, et doit permettre un refroidissement important supérieur à celui d’un moteur thermique, malgré un rendement supérieur, car la pile à combustible fonctionne à une température inférieure et doit évacuer plus de calories vers le circuit de refroidissement. De plus, dans le domaine de la récupération de la chaleur au moyen d’un circuit fermé selon un cycle de Rankine, les contraintes pour le refroidissement du moteur thermique et le circuit de récupération de chaleur sont également importantes. En effet, pour cette configuration, les circuits classiques de refroidissement de moteurs thermiques passent par des équipements tels que des radiateurs à eau glycolée pour céder la chaleur acquise par le fluide caloporteur et le recondenser une fois le travail récupéré par la machine de détente du cycle de Rankine. La chaleur dissipée dans les radiateurs est toutefois perdue, et c’est pourquoi des dispositifs plus complets, comprenant encore un circuit récupérateur de chaleur adjoint au circuit de refroidissement, ont aussi été développés pour en limiter les pertes. Dans ce but, un intérêt particulier a été apporté aux circuits récupérateurs de chaleur à cycle organique de Rankine, ou ORC (de l’anglais « Organic Rankine Cycle »). De tels circuits de récupération de chaleur sont en relation avec le circuit de refroidissement du moteur, par un échangeur de chaleur, généralement un évaporateur, et la chaleur qu’ils récupèrent peut être utilisée à entraîner une turbine. Certains documents de l’art antérieur illustrant de telles réalisations sont les demandes de brevet EP1925806 A2, EP2320058 A1 et WO2016/069455 A1. Les problèmes liés à la gestion du refroidissement du cycle de Rankine sont particulièrement contraints pour les applications embarquées, en particulier au sein des véhicules terrestres. En effet, le condenseur du circuit du cycle de Rankine doit être ajusté à la place disponible au sein du véhicule qui comporte le moteur thermique et le circuit ORC. De plus, il doit permettre un refroidissement important du fluide caloporteur du circuit du cycle de Rankine. En outre, dans le domaine des véhicules thermiques, des véhicules électrifiés ou des véhicules hybrides, le moteur thermique et/ou la machine électrique et/ou la batterie électrique sont également des organes qui génèrent de la chaleur et qui doivent être refroidis. Pour ces véhicules, les contraintes de dimensionnement et de performances du système de refroidissement sont également importantes. Différentes solutions ont été envisagées pour réaliser un système de refroidissement de véhicule qui soit performant, même pour des organes embarqués nécessitant un fort refroidissement. Une solution qui pourrait être envisagée pourrait être l’augmentation de la taille du radiateur du véhicule. Toutefois, cette solution n’est pas possible en rétrofit (réaménagement) sur un véhicule existant, ou plus généralement sur une plateforme véhicule existante où seul un changement de groupe motopropulseur est réalisé dans le volume occupé par l’ancien système lors du développement du véhicule. De plus, cette solution nécessite de modifier le profil du véhicule, et par conséquent son aérodynamisme, ce qui influe directement sur la consommation énergétique du véhicule, et par conséquent sur les émissions de polluants dans le cas des moteurs thermiques. Afin d’améliorer les performances du radiateur, une solution technique consiste à équiper le radiateur d’un dispositif moto-ventilateur. Le dispositif moto-ventilateur permet de ventiler le radiateur afin d’augmenter le débit d’air dans le radiateur, ce qui permet d’augmenter le refroidissement du groupe motopropulseur sans modifier les entrées d’air initiales donc l’aérodynamisme. Généralement ce dispositif moto-ventilateur est entraîné par le groupe motopropulseur, ce qui a un impact sur la consommation énergétique du véhicule. De plus, la demande de brevet JP2004106608 A2 décrit une solution permettant de limiter la consommation d’un véhicule. Cette demande de brevet propose une solution de climatisation neutre en énergie reposant sur un système de panneau solaire associé à un stockage d’énergie par batterie. Le véhicule comporte également un compresseur de climatisation et un radiateur/condenseur ventilés dont la ventilation électrique est activée à l’arrêt du véhicule par l’énergie produite par le panneau photovoltaïque afin d’assurer un confort thermique au conducteur qui reprend son véhicule laissé au soleil. Une telle solution n’est pas configurée pour un refroidissement efficace d’un groupe motopropulseur. En outre, la demande de brevet US2016141645 AA propose un dispositif de gestion active combinée du débit de la pompe à eau de refroidissement et de la vitesse de rotation du groupe moto-ventilateur du radiateur, selon la vitesse d’un véhicule. Le véhicule est équipé d’une pile à combustible, le dispositif de gestion active permet de gérer au mieux le refroidissement de cette pile à combustible avec le minimum de nuisances sonores, tout en limitant la consommation énergétique. Une telle solution nécessite une source d’énergie, et a donc un impact sur la consommation énergétique du véhicule. L’invention a pour but de refroidir de manière performante un groupe motopropulseur d’un véhicule, sans augmenter la consommation énergétique du véhicule et de manière simple. Dans ce but, la présente invention concerne un véhicule comprenant un groupe motopropulseur équipé d’un système de refroidissement. Le système de refroidissement comprend un radiateur en face avant du véhicule, ce radiateur étant équipé d’un dispositif moto-ventilateur électrique, qui est alimenté par un circuit électrique dédié. Ce circuit électrique dédié comporte un dispositif de production électrique indépendant du groupe motopropulseur, et une batterie électrique rechargeable. L’indépendance du circuit électrique dédié par rapport au groupe motopropulseur permet une alimentation électrique du dispositif de moto-ventilateur du radiateur qui ne consomme pas de l’énergie destinée et/ou produite par le groupe motopropulseur. Ainsi, une optimisation simple du système de refroidissement est permise sans augmentation de la consommation énergétique du véhicule. L’invention concerne un véhicule comprenant un groupe motopropulseur, un système de refroidissement dudit groupe motopropulseur qui comporte un radiateur en face avant dudit véhicule, ledit radiateur étant équipé d’un dispositif moto-ventilateur électrique. Ledit véhicule comporte un circuit électrique pour l’alimentation électrique dudit dispositif moto-ventilateur électrique, ledit circuit électrique comportant un dispositif de production électrique indépendant dudit groupe motopropulseur et une batterie électrique rechargeable, ladite batterie électrique rechargeable stockant de l’énergie électrique produite par ledit dispositif de production électrique et alimentant ledit dispositif moto-ventilateur électrique. Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de production électrique comprend au moins un panneau photovoltaïque, de préférence ledit au moins un panneau photovoltaïque est agencé sur le toit dudit véhicule. Conformément à une mise en œuvre, ledit véhicule est un poids lourd, un car, un train, ou un véhicule automobile. Avantageusement, ledit véhicule est un poids lourd, et ledit au moins un panneau photovoltaïque est agencé sur le toit d’une remorque dudit poids lourd, et ladite batterie électrique rechargeable est agencée dans un tracteur ou dans ladite remorque dudit poids lourd. De manière avantageuse, ladite batterie électrique rechargeable est une batterie lithium ion, lithium métal, lithium métal polymère ou nickel métal hydrure. Selon un aspect, ledit véhicule comprend un moyen de charge de ladite batterie électrique rechargeable par une connexion à un réseau de distribution électrique. Selon une option de réalisation, ledit véhicule comprend une sonde de température d’un fluide thermique dudit système de refroidissement dudit groupe motopropulseur. Selon une caractéristique, ledit véhicule comprend un moyen de récupération de l’énergie lors du freinage, l’énergie produite par ledit moyen de récupération de l’énergie lors du freinage étant stockée dans ladite batterie électrique rechargeable. Selon une mise en œuvre, ledit circuit électrique alimente en outre au moins un accessoire électrique dudit véhicule, notamment une pompe de circulation d’un fluide thermique dudit système de refroidissement, ou un compresseur d’un système de climatisation. Conformément à un mode de réalisation, ledit circuit électrique dédié comprend un onduleur. Avantageusement, ledit groupe motopropulseur comprend une pile à combustible, un circuit fermé selon un cycle de Rankine, une machine électrique et/ou un moteur thermique. D'autres caractéristiques et avantages du système selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. Liste des figures La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un premier mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un troisième mode de réalisation de l’invention. La illustre un système de refroidissement d’un véhicule selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. La illustre un agencement des composants du système de refroidissement de véhicule selon une première variante de réalisation de l’invention. La illustre un agencement des composants du système de refroidissement de véhicule selon une deuxième variante de réalisation de l’invention. Véhicule comprenant un groupe motopropulseur (2), un système de refroidissement (1) dudit groupe motopropulseur qui comporte un radiateur (3) en face avant dudit véhicule, ledit radiateur (3) étant équipé d’un dispositif moto-ventilateur électrique (5), caractérisé en ce que ledit véhicule comporte un circuit électrique pour l’alimentation électrique dudit dispositif moto-ventilateur électrique (5), ledit circuit électrique comportant un dispositif de production électrique (7) indépendant dudit groupe motopropulseur (2) et une batterie électrique rechargeable (6), ladite batterie électrique rechargeable (6) stockant de l’énergie électrique produite par ledit dispositif de production électrique (7) et alimentant ledit dispositif moto-ventilateur électrique (5). Véhicule selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de production électrique (7) comprend au moins un panneau photovoltaïque, de préférence ledit au moins un panneau photovoltaïque est agencé sur le toit dudit véhicule. Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit véhicule est un poids lourd, un car, un train, ou un véhicule automobile. Véhicule selon les revendications 2 et 3, dans lequel, ledit véhicule est un poids lourd (11), et ledit au moins un panneau photovoltaïque (7) est agencé sur le toit d’une remorque (13) dudit poids lourd (11), et ladite batterie électrique rechargeable (6) est agencée dans un tracteur (12) ou dans ladite remorque (13) dudit poids lourd (11). Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite batterie électrique rechargeable (11) est une batterie lithium ion, lithium métal, lithium métal polymère ou nickel métal hydrure. Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit véhicule comprend un moyen de charge (14) de ladite batterie électrique rechargeable par une connexion à un réseau de distribution électrique. Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit véhicule comprend une sonde de température (9) d’un fluide thermique dudit système de refroidissement dudit groupe motopropulseur (1). Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit véhicule comprend un moyen de récupération de l’énergie lors du freinage, l’énergie produite par ledit moyen de récupération de l’énergie lors du freinage étant stockée dans ladite batterie électrique rechargeable. Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit circuit électrique alimente en outre au moins un accessoire électrique (8) dudit véhicule, notamment une pompe de circulation (4) d’un fluide thermique dudit système de refroidissement, ou un compresseur d’un système de climatisation. Véhicule selon la revendication 9, dans lequel ledit circuit électrique dédié comprend un onduleur. Véhicule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit groupe motopropulseur (2) comprend une pile à combustible, un circuit fermé selon un cycle de Rankine, une machine électrique et/ou un moteur thermique.