Brevet FR3142942A1 — publié le 20240614

Un aspect de l’invention concerne un véhicule semi-hybride 1 comportant un circuit de refroidissement basse température 2 passant par un échangeur de chaleur 3, un onduleur 4, une batterie de puissance 5, un convertisseur continu-continu 15, et une pompe 16, ledit véhicule 1 étant remarquable en ce que : Le circuit de refroidissement basse température 2 comporte une deuxième conduite 20 connectée en sortie dudit onduleur 4 et en entrée dudit échangeur de chaleur 3, ladite deuxième conduite 20 passant devant un radiateur 19 de refroidissement d’un moteur thermique 17 disposé dans une façade accessoires 21 dudit véhicule 1, et en ce que Le circuit de refroidissement basse température 2 contient un volume de liquide de refroidissement défini pour limiter une augmentation de température du liquide de refroidissement à +5°C lors d’une phase de roulage électrique comprise entre 55 et 65 secondes. Figure 1. VEHICULE SEMI-HYBRIDE COMPORTANT UN CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT BASSE TEMPERATURE Un aspect de l’invention se rapporte à un véhicule semi-hybride comportant un circuit de refroidissement basse température, notamment d’une batterie de puissance et d’un onduleur d’une machine électrique de traction. Un tel véhicule semi-hybride est plus connu par l’acronyme MHEV (pour « Mild Hybrid Electric Véhicle » en anglais) et peut comporter une batterie de puissance présentant une tension de 48V. D'une manière générale, on distingue différents modes de fonctionnement pour un véhicule semi-hybride, à savoir : Un mode électrique, aussi parfois appelé « ZEV » acronyme en anglais de « Zero Emission Vehicule », dans lequel le véhicule est propulsé et/ou tracté par la machine électrique de traction sans intervention d’un moteur thermique ; Un mode thermique dans lequel le véhicule est tracté et/ou propulsé au moyen du seul moteur thermique sans intervention de la machine électrique de traction ; et Un mode hybride dans lequel le véhicule est tracté et/ou propulsé simultanément au moyen du moteur thermique et de la machine électrique de traction. En utilisation, la batterie de puissance associée à la machine électrique de traction ne doit pas présenter une température supérieure à une température maximale d'utilisation. Afin de refroidir la batterie de puissance, il est connu de l’état de la technique d’équiper le véhicule d’un circuit de refroidissement basse température. Lorsque le véhicule roule en mode électrique, le circuit de refroidissement basse température selon l'art antérieur est le seul circuit de refroidissement utilisé pour refroidir la batterie de puissance. Si les sollicitations de la machine électrique de traction et de l’onduleur sont importantes, la température du liquide de refroidissement contenu dans le circuit de refroidissement basse température augmente rapidement jusqu'à se rapprocher ou atteindre une température limite de fonctionnement. Comme décrit dans le document FR-A1-3061110, une solution pour abaisser la température du liquide de refroidissement du circuit de refroidissement basse température est d’implanter, dans ce dernier, un radiateur et un thermostat en amont du radiateur afin de contrôler la circulation du liquide de refroidissement à travers le radiateur. Ce radiateur et ce thermostat visent à limiter la montée en température du liquide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement basse température. Cependant, l'espace disponible à l'avant d’un véhicule semi-hybride pour l'implantation du radiateur du circuit de refroidissement basse température est souvent limité. Les contraintes d'implantation sont accrues dans le cas d'un véhicule semi-hybride avec la présence, outre du moteur thermique, de la machine électrique de traction, des organes de puissance et de la batterie de puissance. Une telle solution n'est par conséquent pas satisfaisante tant pour des raisons d'encombrement que de coût. Le but de l'invention est notamment de proposer un véhicule de type semi-hybride comportant un circuit de refroidissement basse température présentant un encombrement réduit. Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un véhicule semi-hybride comportant un circuit de refroidissement basse température passant par un échangeur de chaleur agencé pour refroidir un fluide de refroidissement du circuit de refroidissement basse température, un onduleur d’une machine électrique de traction du véhicule semi-hybride, une batterie de puissance agencée pour fournir de l’énergie à la machine électrique de traction, un convertisseur continu-continu agencé pour recharger une batterie de servitude dudit véhicule semi-hybride au moyen de la batterie de puissance, et une pompe agencée pour forcer une circulation du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement basse température. Le véhicule semi-hybride selon cet aspect de l’invention est remarquable en ce que le circuit de refroidissement basse température comporte une deuxième conduite connectée en sortie de l’onduleur et en entrée de l’échangeur de chaleur, la deuxième conduite passant devant un radiateur de refroidissement d’un moteur thermique disposé dans une façade accessoires du véhicule semi-hybride et en ce que le circuit de refroidissement basse température contient un volume de liquide de refroidissement défini pour limiter une augmentation de température du liquide de refroidissement à +5°C lors d’une phase de roulage électrique comprise entre 55 et 65 secondes. L’onduleur augmente fortement la température du fluide de refroidissement lorsque le véhicule est dans une phase de roulage électrique. Ainsi, le passage de la deuxième conduite devant le radiateur de refroidissement du moteur thermique permet de refroidir efficacement le fluide de refroidissement circulant dans la deuxième conduite, et plus particulièrement du fluide de refroidissement sortant de l’onduleur. En outre, le volume de liquide de refroidissement défini pour limiter une augmentation de température dudit liquide de refroidissement à +5°C lors d’une phase de roulage électrique comprise entre 55 et 65 secondes permet de faciliter le refroidissement du liquide de refroidissement sans qu’il ne soit nécessaire de faire appel à un radiateur implanté dans le circuit de refroidissement basse température. Ainsi, le radiateur et le thermostat habituellement implantés dans le circuit de refroidissement basse température de l’état de la technique sont supprimés grâce à cet agencement particulier. L’encombrement et le coût du circuit de refroidissement basse température selon cet aspect de l’invention sont en outre réduits. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le véhicule selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le liquide de refroidissement présente un volume compris entre 1,7 litre et 1,9 litre. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le liquide de refroidissement est composé de 45% à 55% d’eau et de 45 à 55% de glycol. Selon un aspect non limitatif de l’invention, la pompe est agencée pour générer, Un premier débit lorsque la température de la batterie de puissance ou du liquide de refroidissement est inférieure à une température seuil ; et Un deuxième débit supérieur audit premier débit lorsque la température de ladite batterie de puissance ou dudit liquide de refroidissement est supérieure à ladite température seuil. Selon un aspect non limitatif de l’invention, la batterie de puissance présente une résistance thermique inférieure à 0.05 K/W. Selon un aspect non limitatif de l’invention, la batterie de puissance présente une chimie comportant un taux de cobalt compris entre 30 et 35%. Selon un aspect non limitatif de l’invention, la batterie de puissance comporte un carter muni d’une paroi dans laquelle est ménagée une première conduite. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le carter contient des cellules, chaque cellule comportant un électrolyte remplissant totalement ladite cellule. Selon un aspect non limitatif de l’invention, chaque cellule comporte des parois de cellule dont l’épaisseur est comprise entre 1,8 mm et 2, 2 mm. Selon un aspect non limitatif de l’invention, chaque cellule comporte un isolant électrique disposé entre un enroulement de ladite cellule et les parois de cellule, ledit isolant électrique étant formé par un polyimide. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. illustre, de façon schématique, un exemple de réalisation non limitatif d’un véhicule de type semi-hybride selon l’invention. illustre, de façon schématique, un exemple de réalisation non limitatif d’une batterie de puissance équipant un véhicule de type semi-hybride selon l’invention. illustre, de façon schématique, une paroi d’un carter de la batterie de puissance illustrée à la . illustre, de façon schématique, une cellule de la batterie de puissance illustrée à la . Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Plus particulièrement, la illustre un véhicule semi-hybride 1 muni d’un circuit de refroidissement basse température 2 dans lequel circule un fluide de refroidissement. Ce fluide de refroidissement est formé par un fluide caloporteur. On entend par véhicule semi-hybride un véhicule hybride comportant une « petite » machine électrique de traction alimentée par exemple en 48V ou en 24V. Le véhicule semi-hybride 1 illustré à la comporte en outre un échangeur de chaleur 3 agencé pour refroidir le fluide de refroidissement du circuit de refroidissement basse température 2, cet échangeur de chaleur 3 est également connu sous la terminologie anglaise de Chiller. Par ailleurs, l’échangeur de chaleur 3 est agencé pour refroidir le liquide de refroidissement d’un circuit de refroidissement haute température (non illustré) que comporte le véhicule semi-hybride 1. Le circuit de refroidissement haute température est utilisé pour, notamment refroidir la température du moteur thermique du véhicule semi-hybride 1. Le véhicule semi-hybride 1 comporte également un onduleur 4 d’une machine électrique de traction (non représentée) du véhicule semi-hybride 1. Dans un exemple de réalisation non limitatif, lorsque la température de l’onduleur 4 est comprise entre 35°C et 40°C et qu’il est sollicité en roulage électrique pendant 60 secondes, l’onduleur 4 est agencé pour engendrer une perte de l’ordre de 150W. Afin d’améliorer le refroidissement du fluide de refroidissement, l’onduleur 4 peut être isolé thermiquement de la machine électrique de traction. A cette fin, l’onduleur 4 peut comporter un carter en plastique l’isolant thermiquement de la machine électrique de traction. Le véhicule semi-hybride 1 comporte également une batterie de puissance 5 agencée pour fournir de l’énergie à la machine électrique de traction. De façon non limitative, la batterie de puissance 5 peut par exemple être de type 48V ou 24V. Dans un exemple de réalisation non limitatif, la batterie de puissance 5 présente une résistance thermique inférieure à 0,05KW, par exemple de 0.04 K/W. Cette faible résistance thermique permet de limiter la différence de température à 5°C entre la batterie de puissance 5 et le liquide de refroidissement contenu dans le circuit de refroidissement basse température 2. Dans un exemple de réalisation illustré à la , afin d’obtenir cette faible résistance thermique de 0,04KW, la batterie de puissance 5 comporte un carter 6 contenant des cellules 7. Une première conduite 8 pour le passage du liquide de refroidissement est ménagée directement dans les parois 9 dudit carter 6. Ainsi, le liquide de refroidissement circule au plus près des cellules 7 à refroidir. Le carter 6 peut être en aluminium. La illustre une telle paroi 9 de carter. La première conduite 8 est formée dans cet exemple de réalisation non limitatif, par deux canaux en forme de U. En outre, comme illustré à la illustrant une cellule 7 de la batterie de puissance 5, une pate thermique 10 est disposée entre les parois 11 de la cellule 7 et le carter 6 de la batterie de puissance 5. Cette pate thermique 10 peut également être disposée entre le fond du carter 6 et le fond de la cellule 7. Cette pate thermique 10 facilite la conduction de chaleur entre les cellules 7 et le carter 6. Dans une mise en œuvre non limitative, chaque paroi 11 de cellule présente une épaisseur comprise entre 1,8 mm et 2, 2 mm, typiquement 2 mm. Cette épaisseur importante permet de drainer la chaleur des grands côtés de la cellule 7 vers les parois 9 de carter. Chaque cellule 7 de la batterie de puissance 5 comporte un isolant électrique 12 disposé entre un enroulement 13 que comporte la cellule 7 et les parois 11 de celle-ci. Cet enroulement 13 est plus connu sous la terminologie anglo-saxonne de « Jelly-roll ». Dans un exemple de réalisation non limitatif, l’isolant électrique 12 est formé par un polyimide. Le polymide est un excellent conducteur de chaleur et il permet d’obtenir un isolant électrique 12 dont l’épaisseur est fine. En outre, chaque cellule 7 est remplie d’un électrolyte 14. L’électrolyte 14 atteint un niveau maximal dans la cellule 7. Dit autrement, l’électrolyte 14 est à raz-bord de la cellule 7. Ce niveau élevé permet de conduire au maximum la chaleur de l’enroulement 13 vers les parois 11 de cellule. Dans un exemple de réalisation non limitatif, la batterie de puissance 5 présente une chimie comportant un taux de cobalt compris entre 30 et 35%, typiquement 33%. De façon comparative aux batteries de puissance de l’état de la technique, la chimie utilisée dans l’invention présente un fort taux de cobalt autorisant une utilisation de la batterie de puissance 5 à une température de l’ordre de 45°C sans l’endommager. Le véhicule semi-hybride 1 comporte également un convertisseur continu-continu 15 (ou convertisseur DC/DC) agencé pour recharger une batterie de servitude (non illustrée) du véhicule semi-hybride 1 au moyen de la batterie de puissance 5. Dans un exemple de réalisation non limitatif, lorsque la température du convertisseur continu-continu 15 est comprise entre 35°C et 40°C et qu’il est sollicité en roulage électrique pendant 60 secondes, le convertisseur continu-continu 15 est agencé pour engendrer une perte de l’ordre de 80W. Le véhicule semi-hybride 1 comporte en outre une pompe 16 agencée pour forcer une circulation du fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement basse température 2. La pompe 16 est en outre agencée pour générer, Un premier débit lorsque la température de la batterie de puissance 5 ou du liquide de refroidissement est inférieure à une température seuil, et Un deuxième débit supérieur audit premier débit lorsque la température de la batterie de puissance 5 ou du liquide de refroidissement est supérieure à ladite température seuil. Dans un exemple de réalisation, la température seuil est comprise entre 43°C et 47°C, typiquement 45°C. Le premier débit peut être compris entre 2,8L/min et 3,2L/min, typiquement 3L/min. Le deuxième débit peut quant à lui être compris entre 5,8L/min et 6,2L/min, typiquement 6L/min. Le véhicule semi-hybride 1 comporte également un moteur thermique 17, un habitacle 18 et un radiateur 19 de refroidissement du moteur thermique 17. Le radiateur 19 de refroidissement fait partie du circuit de refroidissement haute température et non du circuit de refroidissement basse température 2. Le circuit de refroidissement basse température 2 comporte un ensemble de conduites dans lesquelles circule le fluide de refroidissement. On a pu voir que le circuit de refroidissement basse température 2 comporte une première conduite 8 formée directement dans le carter 6 de la batterie de puissance 5. Le circuit de refroidissement basse température 2 comporte également une deuxième conduite 20 connectée en sortie de l’onduleur 4 et en entrée de l’échangeur de chaleur 3. Il convient de noter que la deuxième conduite 20 passe devant le radiateur 19 de refroidissement du moteur thermique 17 disposé dans une façade accessoires 21 du véhicule semi-hybride 1. La façade accessoires 21 correspond à la face avant du véhicule semi-hybride 1. Ainsi, lorsque le véhicule semi-hybride 1 se déplace, l’air ambiant ainsi que l’air issu du radiateur 19 participent au refroidissement du fluide de refroidissement traversant la deuxième conduite 20. En outre, le circuit de refroidissement basse température 2 comporte : Une troisième conduite 22 connectée à l’échangeur de chaleur 3 et à la pompe 16, la pompe 16 étant disposée entre le moteur thermique 17 et l’habitacle 18 du véhicule semi-hybride 1 ; Une quatrième conduite 23 connectée à la pompe 16 et à la première conduite 8 ménagée dans le carter 6 de la batterie de puissance 5 ; Une cinquième conduite 24 connectée à la première conduite 8 et au convertisseur 15 ; et Une sixième conduite 25 connectée au convertisseur 15 et à l’onduleur 4. Il convient de noter que le circuit de refroidissement basse température 2 contient un volume de liquide de refroidissement défini pour limiter une augmentation de température du liquide de refroidissement à +5°C lors d’une phase de roulage électrique comprise entre 55 et 65 secondes, typiquement 60 secondes. Ce volume peut être compris entre 1,7 litre et 1,9 litre, typiquement 1,8 litre. Cette quantité permet de former suffisamment de capacité calorifique pour limiter une élévation de température à 5°C entre le début et la fin d’une phase de 60 secondes de roulage électrique. Dans un exemple de réalisation, le liquide de refroidissement est composé de 50% d’eau et de 50% de glycol. Les différents aspects de l’invention susmentionnés présentent de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, on peut citer : Améliorer le refroidissement du liquide de refroidissement d’un circuit de refroidissement basse température ; et Diminuer le cout et l’encombrement du circuit de refroidissement basse température en supprimant le radiateur équipant habituellement ce type de circuit de refroidissement basse température. Véhicule semi-hybride (1) comportant un circuit de refroidissement basse température (2) passant par un échangeur de chaleur (3) agencé pour refroidir un fluide de refroidissement dudit circuit de refroidissement basse température (2), un onduleur (4) d’une machine électrique de traction dudit véhicule semi-hybride (1), une batterie de puissance (5) agencée pour fournir de l’énergie à ladite machine électrique de traction, un convertisseur continu-continu (15) agencé pour recharger une batterie de servitude dudit véhicule semi-hybride (1) au moyen de ladite batterie de puissance (5), et une pompe (16) agencée pour forcer une circulation dudit fluide de refroidissement dans ledit circuit de refroidissement basse température (2), ledit véhicule semi-hybride (1) étant caractérisé en ce que ledit circuit de refroidissement basse température (2) comporte une deuxième conduite (20) connectée en sortie dudit onduleur (4) et en entrée dudit échangeur de chaleur (3), ladite deuxième conduite (20) passant devant un radiateur (19) de refroidissement d’un moteur thermique (17) disposé dans une façade accessoires (21) dudit véhicule semi-hybride (1) et en ce que ledit circuit de refroidissement basse température (2) contient un volume de liquide de refroidissement défini pour limiter une augmentation de température dudit liquide de refroidissement à +5°C lors d’une phase de roulage électrique comprise entre 55 et 65 secondes. Véhicule semi-hybride (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement présente un volume compris entre 1,7 litre et 1,9 litre. Véhicule semi-hybride (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide de refroidissement est composé de 45% à 55% d’eau et de 45% à 55% de glycol. Véhicule semi-hybride (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe (16) est agencée pour générer, Un premier débit lorsque la température de la batterie de puissance (5) ou du liquide de refroidissement est inférieure à une température seuil ; et Un deuxième débit supérieur audit premier débit lorsque la température de ladite batterie de puissance (5) ou dudit liquide de refroidissement est supérieure à ladite température seuil. Véhicule semi-hybride (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la batterie de puissance (5) présente une résistance thermique inférieure à 0.05 K/W. Véhicule semi-hybride (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la batterie de puissance (5) présente une chimie comportant un taux de cobalt compris entre 30 et 35%. Véhicule semi-hybride (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la batterie de puissance (5) comporte un carter (6) muni d’une paroi (9) dans laquelle est ménagée une première conduite (8). Véhicule semi-hybride (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le carter (6) contient des cellules (7), chaque cellule (7) comportant un électrolyte (14) remplissant totalement ladite cellule (7). Véhicule semi-hybride (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque cellule (7) comporte des parois (11) de cellule dont l’épaisseur est comprise entre 1,8 mm et 2, 2 mm. Véhicule semi-hybride (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque cellule (7) comporte un isolant électrique (12) disposé entre un enroulement (13) de ladite cellule (7) et les parois (11) de cellule, ledit isolant électrique (12) étant formé par un polyimide.