Faits : A. A.a. Ressortissant algérien né en 1977, X._ a présenté deux demandes d'asile en Suisse en 2009 et en 2010, qui se sont soldées par des décisions de refus d'entrer en matière rendues par l'Office fédéral des migrations (depuis le 1 er janvier 2015, le Secrétariat d'Etat aux migrations, ci-après: le SEM), respectivement les 11 mars 2010 et 10 juillet 2012. Après avoir été averti, le 7 septembre 2012 par le Service cantonal vaudois de la population (ci-après: le Service cantonal) que, s'il ne quittait pas la Suisse immédiatement, il risquait d'être placé en détention, X._ a déclaré qu'il avait compris qu'il devait quitter le territoire, mais qu'il essayait de trouver une solution pour ne pas laisser son fils et devait discuter avec la mère de l'enfant, dont il était séparé. En Suisse, X._ a fait l'objet de cinq condamnations pénales à des peines privatives de liberté, les 23 mai 2011, 3 avril 2012, 7 janvier 2013, 13 juin 2013 et 16 avril 2014, principalement pour des infractions contre le patrimoine (vol, violation de domicile, recel) et pour séjour illégal. A.b. Après avoir été informé de la part du SEM le 11 juillet 2014 que X._ avait été reconnu par les autorités algériennes et qu'un laissez-passer pouvait être obtenu, le Service cantonal a demandé à la police cantonale d'organiser le renvoi de l'intéressé à destination d'Alger le jour de sa sortie de prison prévue le 31 juillet 2014. Le premier vol prévu le 31 juillet 2014 a dû être annulé pour des raisons indépendantes de X._; un autre vol a été fixé au 6 octobre 2014. X._ a alors été placé en détention administrative en vue de renvoi pour six mois à partir du 4 août 2014. La détention administrative en vue du renvoi de l'intéressé a été régulièrement prolongée par les autorités vaudoises jusqu'au 4 juillet 2015. Durant la période de sa détention en vue du renvoi, X._ a refusé par deux fois de se rendre à Berne pour y être auditionné par un représentant du consulat d'Algérie en vue d'établir un laissez-passer en sa faveur, à savoir le 17 septembre 2014 et le 18 mars 2015. Il a finalement été acheminé à Berne sous la contrainte le 8 avril 2015, mais il a refusé de collaborer à son audition. Il en est résulté que les deux vols prévus pour son renvoi les 6 octobre 2014 et 22 juin 2015 ont dû être annulés. Lors d'une audition devant le Juge de paix du district de Lausanne (ci-après: le Juge de paix) le 27 mai 2015, X._ a déclaré qu'il refusait de collaborer à son départ; il était d'accord de rester en détention le temps nécessaire, mais ne voulait pas partir en Algérie. Ses enfants et son épouse, dont il vivait séparé, vivaient à Yverdon. Ayant fait l'objet d'une procédure en matière de droit des étrangers parallèle, ils refusaient également de partir en Algérie. A.c. A l'encontre de la dernière décision de prolongation de sa détention administrative en vue du renvoi, X._ a recouru sans succès auprès du Tribunal cantonal, puis auprès du Tribunal fédéral. Par arrêt du 31 juillet 2015 (cause 2C_620/2015), la Cour de céans a déclaré le recours irrecevable faute d'intérêt actuel, dès lors que, le 3 juillet 2015, le Juge de paix avait placé X._ en détention pour insoumission, soit pour un motif reposant sur une autre base juridique et que le recourant ne se plaignait pas d'une violation de droits fondamentaux. B. La première période de détention pour insoumission de X._, prononcée le 3 juillet 2015, a été fixée à un mois. Avant d'ordonner cette mesure, le Juge de paix a auditionné l'intéressé. Ce dernier a déclaré en substance qu'il était d'accord de rester dix-huit mois en détention, car il ne voulait pas partir de Suisse et n'allait de toute façon pas collaborer à son retour; il a ajouté qu'il ne souhaitait plus venir en audience à l'avenir, cela étant inutile car il ne changerait pas d'avis. Le 27 juillet 2015, le Service de la population a demandé au Juge de paix une prolongation de la détention de l'intéressé pour une durée de deux mois. Par télécopie adressée le 28 juillet 2015 à Me Frank Tièche, en sa qualité de conseil de X._, le Juge de paix lui a fait part de la demande de prolongation du Service cantonal et lui a indiqué qu'à défaut d'objection de sa part jusqu'au 3 août 2015 et conformément aux déclarations de l'intéressé du 3 juillet 2015, la prolongation requise serait accordée à huis clos. Ni l'avocat ni X._ n'ont pris position dans le délai imparti. Par décision du 4 août 2015, le Juge de paix a prolongé la détention de X._ jusqu'au 4 octobre 2015. A l'encontre de cette décision, X._ a formé un recours auprès de la Chambre des recours civile du Tribunal cantonal (ci-après: le Tribunal cantonal) qui, par arrêt du 21 août 2015, notifié le 3 septembre suivant, a été rejeté, la décision du 4 août 2015 étant confirmée. C. A l'encontre de l'arrêt du 21 août 2015, X._ interjette un recours en matière de droit public au Tribunal fédéral. Il conclut à l'annulation de l'arrêt entrepris, à ce que sa détention soit levée et à ce que sa mise en liberté immédiate soit ordonnée. Subsidiairement, il demande le renvoi de la cause au Tribunal cantonal pour qu'il statue dans le sens des considérants. A titre préalable, il sollicite l'octroi de l'effet suspensif et le bénéfice de l'assistance judiciaire. Par ordonnance présidentielle du 8 septembre 2015, le Tribunal fédéral a rejeté la demande d'effet suspensif. Le Tribunal cantonal n'a pas formulé de déterminations, se référant aux considérants de son arrêt. Le Service cantonal a également renoncé à répondre tout en soulignant qu'il ne partageait pas la position exprimée par l'avocat du recourant selon laquelle n'importe quoi serait fait en matière de droit des étrangers envers son client. Dans une écriture du 17 septembre 2015 rédigée en allemand, le SEM s'est déterminé en particulier s'agissant de la violation du droit d'être entendu invoquée par le recourant. X._ a répliqué le 2 octobre 2015.