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WO2025242974A1 - Vehicule automobile comportant un dispositif de dissipation de puissance pour assister le freinage - Google Patents

Vehicule automobile comportant un dispositif de dissipation de puissance pour assister le freinage

Info

Publication number
WO2025242974A1
WO2025242974A1 PCT/FR2025/000058 FR2025000058W WO2025242974A1 WO 2025242974 A1 WO2025242974 A1 WO 2025242974A1 FR 2025000058 W FR2025000058 W FR 2025000058W WO 2025242974 A1 WO2025242974 A1 WO 2025242974A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
passenger compartment
cooling circuit
temperature cooling
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/FR2025/000058
Other languages
English (en)
Inventor
Ludovic Lefebvre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stellantis Auto SAS filed Critical Stellantis Auto SAS
Publication of WO2025242974A1 publication Critical patent/WO2025242974A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
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    • B60H1/143—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
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    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H2001/0015—Temperature regulation
    • B60H2001/00178—Temperature regulation comprising an air passage from the HVAC box to the exterior of the cabin

Definitions

  • the invention relates to a method of energy regulation during the long descent phase of a hybrid or electric motor vehicle comprising at least one energy source from among a fuel cell or an electrochemical energy storage system, a thermal management system of the powertrain associated with this at least one energy source, at least one heat transfer fluid loop, and at least one cabin air conditioning unit comprising a plurality of air circulation flaps, and a cabin heating circuit, said vehicle comprising at least one low temperature cooling circuit of at least one electric powertrain supplied by an electrochemical energy storage system, and a very low temperature thermoregulation circuit of said electrochemical energy storage system.
  • the invention relates, in a first fuel cell variant, to the field of fuel cell electric vehicles (FCEVs) comprising at least one fuel cell (FC) and a battery, the thermal management of an FCEV type drivetrain, and the HVAC (heating, ventilating and air conditioning) cabin air conditioning unit of such a vehicle, hereinafter referred to as the HVAC cabin air conditioning unit.
  • FCEVs fuel cell electric vehicles
  • FC fuel cell
  • FC fuel cell
  • FC fuel cell
  • FC fuel cell
  • a battery the thermal management of an FCEV type drivetrain
  • HVAC heating, ventilating and air conditioning
  • Vehicle speed control on long descents is a comfort function (minimizing pressure on the brake pedal during descent to maintain vehicle speed), and a satisfaction function (eliminating the brake temperature alerts) and total cost of ownership for the user (reliability/durability of the friction braking system by reducing its use on descents).
  • the friction braking system must, however, be capable of stopping the vehicle in an emergency (for example, if regenerative braking is unavailable due to a fault or component failure).
  • Engine braking is a braking method by which a vehicle is slowed down by the resistance its engine offers to its operation. This technique is associated with piston engines, which then incur significant losses due to pumping (fuel injection being cut off) and friction between the mechanical parts of the drivetrain. The term is also used for vehicles powered by electric motors when these operate as generators and recharge, for example, a battery through regenerative braking.
  • Engine braking is an important measure for vehicles towing and/or transporting heavy loads on steep roads because it considerably reduces the vehicle's braking work on descents. Intensive use of the friction braking system on long, steep descents quickly (within minutes) reaches its limit of effectiveness due to excessive heating, or even leads to its destruction. Under the effect of temperature, the brake pads and drum linings can melt, while the brake fluid can vaporize. Very long descents are thus sometimes the site of accidents, for example, in Isère on the Laffrey ramp which ends in a curve.
  • a diesel powertrain generates significant braking power: for a given engine, up to 160 kW at 3500 rpm, approximately 100 kW at 2500 rpm, and up to 50 kW at 1500 rpm.
  • a spark-ignition powertrain of equivalent engine power delivers approximately 100 kW less at 5500 rpm and less than 20 kW less at 2500 rpm.
  • the braking power of electric vehicles is significantly lower than that of vehicles with internal combustion engines. Electric vehicles, however, have braking systems high-performance regenerative devices that can generate high braking performance, provided that the state of charge of the electrochemical drive storage (in English HVB for "High Voltage Battery”) is sufficiently low, at the top of the descent, to store all the energy accumulated during braking.
  • the electrochemical energy storage system's state of charge can quickly reach 100%, inhibiting any opportunity for further energy storage. Therefore, the electrochemical energy storage system's recharging potential is limited when its state of charge reaches and exceeds a high value (to protect the storage system from overload and/or overvoltage), when its internal temperature is low, or when the electrical components of the powertrain are close to their thermal limits. In this case, the vehicle's friction braking system must dissipate the energy required to brake the vehicle on its own. At the maximum permissible gross vehicle weight, if the trailer brakes are limited, the vehicle's friction braking system will quickly overheat, leading to its destruction and thus the loss of the vehicle's braking function.
  • Electrified vehicles have measures implemented to dissipate excess energy on board the vehicle in order to enable regenerative braking and extend its operation in the worst conditions, essentially by activating electrical consumers located mainly within the vehicle's thermal system: electric heaters (usually used to heat the passenger compartment and/or the electrochemical storage of drive and/or, in the first fuel cell variant, the fuel cell stack in cold ambient conditions), motor-fan assemblies, electric clutch of mechanically driven fans, heated rear window (used in winter to defrost the rear window of the vehicle) and heated mirrors, electric air conditioning compressor, intentional degradation of the efficiencies of electric motors and their inverters.
  • electric heaters usually used to heat the passenger compartment and/or the electrochemical storage of drive and/or, in the first fuel cell variant, the fuel cell stack in cold ambient conditions
  • motor-fan assemblies electric clutch of mechanically driven fans
  • heated rear window used in winter to defrost the rear window of the vehicle
  • heated mirrors heated mirrors
  • electric air conditioning compressor intentional degradation of the efficiencies of electric motors and their invert
  • FCEV fuel cell electric vehicle
  • All subsystems and components of the vehicle and its powertrain are used to dissipate excess electrical power: electric heaters (electrochemical storage of drive, fuel cell only in the first fuel cell variant, passenger compartment), deliberate degradation of the efficiency of the electric motor(s) and its inverter(s), the electric air conditioning compressor, the vehicle's thermal systems including the fan units and heat transfer circuits (including the one or those dedicated to cooling the fuel cell only in the first fuel cell variant), as well as the cooling water pump, and the electric air compressor of the fuel cell only in the first fuel cell variant.
  • electric heaters electrochemical storage of drive, fuel cell only in the first fuel cell variant, passenger compartment
  • the electric air conditioning compressor the vehicle's thermal systems including the fan units and heat transfer circuits (including the one or those dedicated to cooling the fuel cell only in the first fuel cell variant), as well as the cooling water pump, and the electric air compressor of the fuel cell only in the first fuel cell variant.
  • the vehicle's operating conditions reduce the power dissipation capacity of the vehicle's thermal systems, as these systems are then dedicated to regulating the cabin temperature, defrosting/demisting the cabin, and/or regulating the HVB electrochemical traction energy storage system. These functions sometimes all need to be performed simultaneously. A minimum additional dissipation of electrical power must therefore be ensured to dissipate this excess power without interfering with, hindering, or compromising the other thermal regulation processes in operation.
  • solutions derived from the state of the art do not offer optimal functionality for this purpose of dissipating part of the excess electrical power as thermal power.
  • the electric air compressor is an auxiliary component of the fuel cell and a significant consumer of the energy produced by the fuel cell stack (up to 10% to 20% of the electrical power produced by the stack), responsible for 65% to 80% of the power losses between the cell stack and the fuel cell system.
  • the fuel cell is idling or deactivated, but its electric air compressor is activated, if possible at maximum power, to help dissipate the excess electrical power generated by the vehicle on downhill slopes.
  • the air propelled by the compressor bypasses the stack completely (if deactivated) or almost completely (if idling).
  • preventing the fuel cell's electric air compressor from operating at excessive speed and compression ratio limits its electrical power consumption.
  • the turbine bypass (which equips the electric compressor to recover energy from the fuel cell exhaust to reduce the compressor motor's electrical consumption) can be disabled to limit the radial load on the compressor bearings.
  • the operating conditions of the fuel cell's electric air compressor decrease as altitude (intake pressure) and/or the compressor inlet air temperature increase. The need to dissipate the excess electrical power generated by the vehicle during descent increases with altitude, and is even greater at higher altitudes. Conversely, the capacity to dissipate this excess electrical power decreases at higher ambient temperatures.
  • the fuel cell thermal management system is also used to dissipate some of the excess electrical power under thermal power can be generated, for example, by operating the fuel cell's electric water pump for cooling, its cooling system fan, and at least one electric heater in one of the vehicle's fluid loops at full power.
  • the objective of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing to develop a method for dissipating excess electrical power generated by the vehicle and/or by one of its components such as the fuel cell in the case of a fuel cell vehicle.
  • a device allows the coupling of the fuel cell cooling circuit with at least one vehicle heat transfer fluid loop to be broken and re-established according to the state of the art.
  • the cabin HVAC system adopts an additional, dedicated operating mode, available independently of the other operating modes of the cabin HVAC system, which increases the electrical power dissipated by the vehicle's thermal systems. This operating mode also increases the cooling potential of the fuel cell in the first variant.
  • the electric heater of the electrochemical energy storage unit can be connected to either low temperature or very low temperature circuits and offers the vehicle, and in particular the powertrain, an additional source of power dissipation without impacting other components.
  • the invention proposes an energy regulation method for the long descent phase of a hybrid or electric motor vehicle comprising at least one energy source from among a fuel cell or an electrochemical energy storage system, a thermal management system for the powertrain associated with this at least one energy source, at least one heat transfer fluid loop, and at least one cabin air conditioning unit comprising a plurality of flaps air circulation, and a passenger compartment heating circuit, said vehicle comprising at least one low-temperature cooling circuit for at least one electric powertrain supplied by an electrochemical power storage unit, and a very low-temperature thermoregulation circuit for said electrochemical power storage unit
  • said passenger compartment air conditioning unit is arranged to allow the separation of two independent airflows, one for air conditioning the passenger compartment of said vehicle and the other for heat exchange with the environment outside said vehicle, and said thermal management system of said vehicle is arranged to, when said vehicle is in a long descent phase, control the dissipation of excess energy produced by said vehicle and/or said at least one energy source in at least one heat sink which is an element of said very low temperature cooling circuit or which is an element of said low temperature circuit, by coupling at least one heat transfer fluid loop of said vehicle with said passenger compartment air conditioning unit, and by coupling the heat sink which is an element of said very low temperature cooling circuit to said low temperature circuit, in an additional operating mode to increase the electrical power dissipated by the thermal systems comprising said vehicle and to increase the cooling potential of said at least one energy source.
  • said thermal management system of said vehicle is arranged to, when said vehicle is in a long descent phase, control the dissipation of excess energy produced by said vehicle and/or said at least one energy source in at least one heat sink which is an element of said at least one heat transfer fluid loop, using said at least one heat sink differently from its nominal use, and using said low temperature cooling circuit to reject excess thermal energy out of the vehicle as required for passenger compartment comfort.
  • the thermal components already present on the vehicle are used in the circuit of low temperature cooling, such as energy sinks, other than in their usual mode of use.
  • said air circulation flaps of said at least one cabin air conditioning unit are directed to expel excess thermal energy from the vehicle as required for cabin comfort.
  • said vehicle is equipped with a high-temperature cooling circuit for cooling said at least one energy source
  • said thermal management system of said vehicle is arranged to, when said vehicle is in a long descent phase, control the dissipation of excess energy produced by said vehicle and/or said at least one energy source in at least one heat sink consisting of an element of said high-temperature cooling circuit and/or said low-temperature cooling circuit, using said at least one heat sink differently from its nominal use, and directing said air circulation flaps of said at least one cabin air conditioning unit to expel excess thermal energy from the vehicle as required for cabin comfort.
  • the thermal components already present on the vehicle in the high temperature cooling circuit and/or in the low temperature cooling circuit, and/or in the very low temperature cooling circuit are used as energy dissipators, other than in their usual mode of use.
  • said thermal management system is arranged to control the dissipation of excess energy produced by said vehicle and/or said at least one energy source in at least one heat sink constituted by an element of said high-temperature cooling circuit, by controlling at least one first circulation pump comprising said high-temperature cooling circuit, or a second circulation pump comprising said passenger compartment heating circuit, to manage the flow through a heater comprising said passenger compartment air conditioning unit, by controlling a first valve and a second valve which includes said high temperature cooling circuit, by controlling a first electric heater which includes said vehicle passenger compartment heating circuit, by controlling a first motor-fan unit which includes said high temperature cooling circuit associated with a first radiator.
  • said thermal management system is arranged to control the dissipation of excess energy produced by said vehicle and/or said at least one energy source in at least one heat sink constituted by an element of said low-temperature cooling circuit, by controlling a third circulation pump and a fourth circulation pump and a third valve and/or a fourth valve included in said low-temperature cooling circuit, by controlling a second electric heater of said electrochemical drive storage included in said low-temperature cooling circuit, by controlling a second motor-fan group included in said low-temperature cooling circuit associated with a second radiator, by controlling said at least one electric powertrain, a DC/DC converter included in said low-temperature cooling circuit, and a coolant/cabin refrigerant heat exchanger included in said very low-temperature cooling circuit.
  • said thermal management system is arranged to control the dissipation of excess energy produced by said vehicle and/or said at least one energy source in at least one heat sink constituted by an element of said high-temperature cooling circuit, by controlling at least said first circulation pump comprising said high-temperature cooling circuit or said second circulation pump comprising said vehicle passenger compartment heating circuit to manage the flow through a heater comprising said passenger compartment air conditioning unit, by controlling said first valve and said second valve which comprise said high-temperature cooling circuit, by controlling said third circulation pump and said fourth circulation pump and said third valve and/or said fourth valve which comprise said low-temperature cooling circuit, an optional electric air conditioning compressor, an optional electric supercharging compressor from at least one said energy source, said first electric heater which comprises the vehicle passenger compartment heating circuit, said second electric heater of said electrochemical drive storage unit, said first motor-fan assembly which comprises said high-temperature cooling circuit associated with a first radiator, said second motor-fan assembly which comprises said low-temperature cooling circuit associated with said second radiator, said at least one electric powertrain, said DC
  • control of the pumps and valves of the high-temperature circuit also allows a rapid reaction to the observation of a need to dissipate excess power.
  • said vehicle passenger compartment heating circuit is replaced or supplemented by a very low temperature thermoregulation circuit of said electrochemical motor storage unit, under the action of said coolant/passenger compartment refrigerant exchanger.
  • said second electric heater is connected to said electrochemical motor storage, or to said low temperature cooling circuit, or to said very low temperature thermoregulation circuit, to provide said vehicle and/or to said at least one energy source an additional source of power dissipation without impacting other components.
  • FIG.1 schematically illustrates a high-temperature cooling circuit of a fuel cell, driven by a first pump which propels a cooling fluid into it;
  • FIG.2 schematically illustrates a low temperature cooling circuit of at least one electric powertrain, consisting of an electric machine, its inverter and a reducer, which converts the supplied electrical energy into mechanical energy that moves the vehicle, or by a fuel cell in a first variant of a fuel cell vehicle, and/or by an electrochemical storage of drive, i.e. a high voltage battery whose temperature is regulated by a very low temperature cooling circuit comprising a liquid coolant/cabin refrigerant exchanger called a chiller;
  • FIG.3 schematically illustrates a passenger compartment air conditioning unit advantageously implemented for each variant of the invention, comprising two separate ducts;
  • FIG.4 is a diagram that illustrates the activation of the power dissipation function during a downhill journey
  • FIG.5 illustrates a configuration of the high-temperature cooling circuit of [Fig.1] suitable for a first arrangement, for the first fuel cell variant, with activation of a first heater, even without any need to heat and/or defrost/demist the passenger compartment;
  • FIG.6 illustrates a configuration suitable for a second arrangement, for the first fuel cell variant, where the thermal power generated by the first heater in the passenger compartment heating circuit is not admitted into the high-temperature cooling circuit of the fuel cell;
  • FIG.7 illustrates a third particularly advantageous arrangement of the first fuel cell variant or a second all-electric variant in a "full cold" operating mode, in case of a large demand for refrigeration of the air supplied to the passenger compartment and with at the same time a large need for dissipation of excess power
  • FIG.8 illustrates a fourth arrangement of the first variant with fuel cell, which makes it possible to increase the dissipation of thermal power through an air heater by passing through it colder cooling air, taken downstream of the evaporator of the passenger compartment air conditioning unit;
  • FIG.9 illustrates a fifth arrangement of the first variant with fuel cell, with decoupling of the low temperature and very low temperature circuits, and the limitation of the thermoregulation setpoint of the electrochemical motor storage to 50 °C;
  • FIG.10 illustrates a sixth arrangement according to a variant of that of [Fig.9], with forcing the cooling of the electrochemical drive storage via the coolant/cabin coolant exchanger down to a temperature below 25°C, and in which the electric heater of the electrochemical drive storage is disconnected from the very low temperature cooling circuit and connected to the low temperature cooling radiator;
  • FIG.11 illustrates, in a first arrangement of the second variant of the all-electric vehicle, the heating circuit of the vehicle's passenger compartment;
  • FIG.12 illustrates, for the second all-electric variant, the low-temperature cooling circuit of at least one electric powertrain
  • FIG.13 illustrates a second arrangement of the second all-electric variant, according to the configuration then taken by the cabin air conditioning unit in a "full cold" operating mode, similarly to [Fig.7];
  • FIG.14 illustrates a third arrangement of the second variant to increase the dissipation of thermal power through the air heater by passing through it with colder cooling air, taken from downstream of the evaporator;
  • FIG. 15 illustrates a motor vehicle capable of implementing the process according to the invention, in the first fuel cell variant, comprising a thermal management system controlling a high temperature cooling circuit associated with a fuel cell, a passenger compartment heating circuit associated with a passenger compartment air conditioning unit, a very low temperature cooling circuit associated with an electrochemical traction storage unit, and a low temperature cooling circuit associated with at least one electric powertrain;
  • FIG.16 illustrates a motor vehicle capable of implementing the process according to the invention, in the second all-electric variant, comprising a thermal management system controlling a passenger compartment heating circuit associated with a passenger compartment air conditioning unit, a very low temperature cooling circuit associated with an electrochemical traction storage unit, and a low temperature cooling circuit associated with at least one electric powertrain.
  • the invention relates to a method of energy regulation during the long descent phase of a hybrid or electric motor vehicle 1000 comprising at least one energy source from a fuel cell 10 for a first variant of a fuel cell vehicle or a battery 26 for a second variant of an all-electric vehicle, a thermal management system 500 of the powertrain associated with this at least one energy source, and at least one cabin air conditioning unit 30 comprising a plurality of air circulation flaps, and a cabin heating circuit 110.
  • the method according to the invention addresses the need to dissipate excess electrical power generated by the vehicle, particularly during long descents, as thermal power through the vehicle's thermal management systems and its equipment.
  • an additional power dissipation source is implemented to increase the electrical power that can be dissipated by the vehicle's thermal systems.
  • This additional power dissipation source is implemented by dedicating the air heater, when it is not needed because it is bypassed by air within the passenger compartment HVAC unit, to additional power dissipation.
  • the air heater is traversed by an airflow, originating from outside or from the passenger compartment or taken from within the air conditioning unit of the HVAC cabin, which is then discharged outside the HVAC cabin air conditioning unit and the cabin, into the underbody or underhood environment.
  • the electric heater of the electrochemical energy storage unit is arranged in parallel with the passenger compartment refrigerant/cooling fluid exchanger, also called chiller, for cooling the electrochemical energy storage unit and the latter, whose very low temperature heat transfer circuit is controlled, i.e. connected to the low temperature cooling circuit or separated from the low temperature cooling circuit.
  • the method according to the invention takes into account the need to dissipate as thermal power, by the thermal management systems of the fuel cell (FC), the excess electrical power generated by the vehicle and/or by the fuel cell.
  • FC fuel cell electric vehicle
  • An additional device makes it possible to decouple the thermal management system of the fuel cell from at least one heat transfer fluid loop of the vehicle in order not to disturb the thermal regulation of the fuel cell and to impair its durability.
  • the invention proposes a solution for limiting the temperature, state of charge, and voltage of the battery and presents a coupling device, during regenerative braking, for the fuel cell cooling circuit. with at least one vehicle heat transfer fluid loop and with the cabin air conditioning unit in an additional, dedicated operating mode (with the air heater) to increase the electrical power dissipated by the vehicle's thermal systems and enhance the fuel cell's cooling potential.
  • the electric heater of the electrochemical energy storage system can be connected to either low-temperature or very low-temperature circuits and provides the vehicle and/or its powertrain with an additional source of power dissipation without impacting other components.
  • the method manages the conditions for entering the dissipation mode of excess electrical power generated by the vehicle, as well as the associated actions to be carried out.
  • the method manages the conditions for entering the dissipation mode of excess electrical power generated by the vehicle and/or by the fuel cell in the first variant, as well as the associated actions to be carried out.
  • a valve is disposed within the cooling circuit of the fuel cell stack, on the branch containing the heat exchanger between, on the one hand, the coolant of the cell stack and, on the other hand, the coolant circulating in at least one of the other fluid loops of the vehicle; this valve makes it possible to inhibit, if necessary, the associated heat exchange in order not to disturb the thermal regulation of the stack and not to harm its durability.
  • the vehicle's 1000 HVAC unit 30 includes an additional air circuit, comprising a dedicated air intake and blower, which opens into the main circuit between the heater and the evaporator, downstream of the distribution flap. It has an air outlet outside the vehicle and a control flap for the air outlet, so that the distribution flap also allows the air from the additional air circuit to pass through the heater or not.
  • the outlet end of a first additional duct opens upstream of the heater via a dedicated, controlled flap.
  • a second duct located immediately downstream of the heater and with one end also controlled by a dedicated flap, opens into the under-hood environment or Preferably located under the body, in a low-pressure area to facilitate the sizing of the additional blower (pressure jump and required airflow).
  • the heater is then separated from the passenger compartment and made available to dissipate additional thermal power, thereby increasing the electrical power dissipated by the vehicle's thermal systems and enhancing the vehicle's overall heat dissipation capacity.
  • the air heater is available to dissipate additional power to dissipate the minimum power generated by the fuel cell operating at idle, to increase the electrical power dissipated by the vehicle's thermal systems to compensate for a reduction in the availability of auxiliary fuel cell components without affecting their reliability and durability, and to increase the vehicle's heat dissipation capacity to cool the fuel cell.
  • FIG.1 ] to [Fig.10] illustrate a cooling architecture implemented within the framework of the invention for the first variant with fuel cell, with three heat transfer circuits.
  • FIG.1 details the high-temperature cooling circuit 100 of a fuel cell 10, driven by a first pump 11 which propels a fuel cell coolant (in English “FC coolant”) of a different nature (for example glycol water of very low electrical conductivity) from the coolant used in the other circuits.
  • a fuel cell coolant in English “FC coolant”
  • a different nature for example glycol water of very low electrical conductivity
  • This high-temperature cooling circuit 100 also includes a high-temperature radiator 12 which is assisted by a first fan assembly 13, as well as a bypass duct 14 arranged in parallel with the high-temperature radiator 12.
  • a first valve 15 distributes the fuel cell coolant flow between the bypass duct 14 and the high temperature radiator 12.
  • a first conduit 21 and a second conduit 22 emerge respectively from the fuel cell stack 19 of the fuel cell 10 and the high-temperature radiator 12, terminating in a first degassing box 20.
  • the first conduit 21 is advantageously located above ground, i.e., above the maximum level of fuel cell coolant in the first degassing box 20
  • the second conduit 22 is advantageously located below ground, i.e., below the minimum level of fuel cell coolant in the first degassing box 20, the alternative of the second conduit 22 being located above ground is also possible.
  • This first degassing box 20 also advantageously integrates the functions of a deionizer and a particle filter (these functions can alternatively be separated from each other).
  • the return of the fuel cell coolant from the first degassing box 20 into the high temperature circuit 100 is carried out immediately upstream of the first pump 11 in order to ensure its pressurization.
  • FIG. 1 also illustrates the heating circuit 110 of the passenger compartment of the vehicle 1000, which includes a second pump 23 that propels a glycol-water type coolant through a heater 24 (forming a heat exchanger between this coolant and the air entering the passenger compartment) upstream of which are arranged a first heater 25, for example of the electric type, activated in order to heat the passenger compartment in cold ambient conditions, assisting or not a heat pump (implemented by a particular configuration of the refrigerant circuit) not shown, and the heat exchanger 17.
  • a second pump 23 that propels a glycol-water type coolant through a heater 24 (forming a heat exchanger between this coolant and the air entering the passenger compartment) upstream of which are arranged a first heater 25, for example of the electric type, activated in order to heat the passenger compartment in cold ambient conditions, assisting or not a heat pump (implemented by a particular configuration of the refrigerant circuit) not shown, and the heat exchanger 17.
  • the vehicle passenger compartment heating circuit 110 can be replaced or supplemented by a thermoregulation circuit 120, or very low temperature circuit, of an electrochemical energy storage unit 26 (HVB for "High Voltage Battery”), i.e., a high-voltage battery.
  • this first heater 25 can be replaced by an air heater located in a passenger compartment air conditioning unit 30 or in an air duct opening into the vehicle passenger compartment; however, this variant does not allow the dissipation of heat by this air heater into the high-temperature cooling circuit 100 of the fuel cell 10, to heat the stack of cells 19 of the fuel cell or to dissipate excess power in this circuit as seen in [Fig. 5].
  • FIG.11] to [Fig.14] illustrate a cooling architecture with three heat transfer circuits implemented within the framework of the invention for the second all-electric variant.
  • vehicle performance, battery size in particular are not the same as for a fuel cell vehicle according to the first variant.
  • FIG.11 illustrates, for the second all-electric variant, the heating circuit 110 of the passenger compartment of the vehicle 1000, which includes a second pump 23 which propels a glycol water type coolant through an air heater 24 (forming a heat exchanger between this coolant and the air entering the passenger compartment) upstream of which is arranged a first heater 25, for example of the electric type, activated in order to heat the passenger compartment in cold ambient conditions, assisting or not a heat pump (implemented by a particular configuration of the refrigerant circuit) not shown.
  • a second pump 23 which propels a glycol water type coolant through an air heater 24 (forming a heat exchanger between this coolant and the air entering the passenger compartment) upstream of which is arranged a first heater 25, for example of the electric type, activated in order to heat the passenger compartment in cold ambient conditions, assisting or not a heat pump (implemented by a particular configuration of the refrigerant circuit) not shown.
  • the vehicle passenger compartment heating circuit 110 can be replaced or supplemented by a thermoregulation circuit 120, or very low temperature circuit, of an electrochemical motor storage unit 26.
  • this first heater 25 can be replaced by an air heater located in a passenger compartment air conditioning unit 30 or in an air duct opening into the passenger compartment of the vehicle, without changing the scope of the invention.
  • FIG.2 illustrates a low temperature cooling circuit 130 of at least one electric drive unit 40, i.e. an assembly consisting of an electric machine, its inverter and a gearbox (in English EDU “electric drive unit”), which converts the electrical energy supplied, or by a fuel cell 10 in the case of a fuel cell vehicle, and/or by an electrochemical energy storage unit 26 (in English HVB “high voltage battery”) i.e. a high voltage battery, into mechanical energy making the vehicle 1000 move.
  • electric drive unit 40 i.e. an assembly consisting of an electric machine, its inverter and a gearbox
  • an electrochemical energy storage unit 26 in English HVB “high voltage battery”
  • This low-temperature cooling circuit 130 includes a third pump 27 which propels a coolant through a low-temperature radiator 28 assisted by a second fan assembly 29. This low-temperature cooling circuit 130 also ensures the thermoregulation of various components:
  • the charge air cooler 31 cooled by a water-cooled charge air cooler (WCAC) of the supply air, depending on the case of the fuel cell 10 where this cooler 31 is required.
  • the circulation of the coolant through the charge air cooler 31 WCAC is controlled by a third valve 32;
  • the electric motor and inverter of the intake air boosting device including an electric air compressor, as appropriate, of the fuel cell 10;
  • this branch is disconnected by a fourth valve 38 from the lower circuit temperature 130, and the thermoregulation of the electrochemical storage of motority 26 is then ensured by a bypass of the refrigerant circuit (not shown in the figures) of the vehicle 1000 via a coolant/cabin refrigerant exchanger 41, called chiller, in which the coolant is driven by a fourth pump 42.
  • a coolant/cabin refrigerant exchanger 41 called chiller
  • the low temperature circuit 130 also carries a second heater 43, for example of the electric type.
  • a third conduit 44 and a fourth conduit 45 emerge respectively from the electrochemical motor storage unit 26 and the low temperature radiator 28 to enter a second degassing box 46 (both preferably above ground: above the maximum level of coolant in the second degassing box 46) from which the return 4627 of the coolant into the low temperature circuit 130 takes place immediately upstream of the third pump 27 in order to ensure its pressurization.
  • a second degassing box 46 both preferably above ground: above the maximum level of coolant in the second degassing box 46
  • FIG.12 illustrates, for the second all-electric variant, a low-temperature cooling circuit 130 of at least one electric drive unit 40, i.e., an assembly consisting of an electric machine, its inverter and a reducer (in English EDU “electric drive unit”), which converts the electrical energy supplied by an electrochemical motor storage unit 26, i.e., a high-voltage battery (in English HVB “high voltage battery”), into mechanical energy causing the vehicle 1000 to move.
  • an electric drive unit 40 i.e., an assembly consisting of an electric machine, its inverter and a reducer (in English EDU “electric drive unit”), which converts the electrical energy supplied by an electrochemical motor storage unit 26, i.e., a high-voltage battery (in English HVB “high voltage battery”), into mechanical energy causing the vehicle 1000 to move.
  • This low-temperature cooling circuit 130 includes a third pump 27 which propels a coolant through a low-temperature radiator 28 assisted by a second group motor fan 29.
  • This low temperature cooling circuit 130 can also ensure the thermoregulation of various components, these components being preferably but not limited to being arranged on branches of the circuit in parallel with each other, in particular of at least a second DC/DC converter 37, and, at least partially, of the electrochemical motor storage unit 26: beyond a given demand on the electrochemical motor storage unit 26 and/or a given ambient temperature, this branch is dissociated by a fourth valve 38 from the low temperature circuit 130, and the thermoregulation of the electrochemical motor storage unit 26 is then ensured by a bypass of the vehicle's refrigerant circuit via a coolant/cabin refrigerant exchanger 41, called chiller, in which the coolant is driven by a fourth pump 42.
  • the low temperature circuit 130 also carries a second heater 43, for example of the electric type.
  • a third conduit 44 and a fourth conduit 45 emerge from the electrochemical motor storage unit 26 and the low-temperature radiator 28 to enter a second degassing box 46 (both preferably above ground: above the maximum coolant level in the second degassing box 46) from which the return 4627 of the coolant into the low-temperature circuit 130 is made immediately upstream of the third pump 27 in order to ensure its pressurization.
  • a second degassing box 46 both preferably above ground: above the maximum coolant level in the second degassing box 46
  • the low temperature cooling circuit 130 and the very low temperature cooling circuit 120 mentioned above can be assembled in the same fluid loop, depending on the configuration taken by the fourth valve 38, or, in other cases, separated from each other, for example when the cabin coolant/coolant heat exchanger 41 is used to cool the electrochemical drive storage unit 26.
  • HVAC passenger compartment air conditioning unit 30
  • a recirculation flap 301 operated according to the vehicle's equipment manually by the vehicle occupants and/or automatically by the passenger compartment air quality control and regulation function, selects the composition of the air drawn in by a blower 302, either entirely from the passenger compartment 3010 (INT in the figure) or from outside 3030 (EXT in the figure), in this case, via an air filter 303 located upstream of the recirculation flap 301.
  • an evaporator 304 which is part of the refrigerant circuit, is located downstream and immediately at the outlet of the blower 302 regardless of the operating mode of the passenger compartment air conditioning unit 30 and the refrigerant circuit.
  • the air to be air-conditioned then passes through the evaporator 304, even if the refrigeration is inactive or if this passage is not necessary (air pressure losses in the evaporator 304 impacting the electrical consumption of the blower 302 to overcome them).
  • a local or global lower part is provided with a drain 305 to carry away to the outside of the vehicle the condensates produced during the operation of the refrigeration (example: condensation on the evaporator of the humidity contained in the air drawn in from outside) so that they do not fall inside the passenger compartment and, for example, soil the carpet and/or generate a false alarm among the occupants, making them believe there is a leak in the heat transfer circuit or the refrigerant circuit.
  • a second distribution flap 306 allows the air from the evaporator 304 (whether the refrigeration circuit is active or not) to bypass or not a heater 24 (conventionally arranged to provide heating for the passenger compartment).
  • a last series of distribution flaps 309, 310, 311 allows the air from the mixing chamber, at the outlet of the heat exchangers (evaporator 304, heater 24), to be directed towards the different targeted areas in the passenger compartment (glazed areas that may need defrosting/demisting, lower and/or upper parts of the passenger compartment).
  • the invention relies on an additional duct 312, which is disposed between an air intake 319 and the upstream side of the air heater 24, and is equipped with an additional blower 313, and makes the air passing through this additional duct 312 bypass the evaporator 304.
  • the inlet end 319 of the additional duct 312 opens preferentially upstream of the recirculation flap 301, on the side of the outside air intake 3030 so as not to compete, in certain operating modes, with the refrigeration of the passenger compartment and not to increase the noise of the air intake by the two blowers 302 and 313, and downstream of the filter 303 so as not to introduce into the passenger compartment air conditioning unit 30 and the passenger compartment dust or impurities from outside.
  • the outlet end of this additional duct 312 opens upstream of the air heater 24 and is controlled by a dedicated flap 314.
  • a second duct 315 located immediately downstream of the air heater 24 and one end of which is also controlled by a dedicated flap 316, opens into the environment under the hood or preferably under the body, in a low-pressure area in order to promote the sizing of the additional blower 313 (pressure jump and air flow to be supplied).
  • the control of the passenger compartment air conditioning unit 30, and more specifically the bypassing of the evaporator 304 relies in particular on information relating to the degree of humidity present in the passenger compartment and more specifically at the level of the front windows of the vehicle (windshield and left and right side windows).
  • the principle described above applies equally to a basic single-zone passenger compartment air conditioning unit 30 or to a so-called "dual-zone" type.
  • FIG. 4 shows the activation of the power dissipation function during a downhill journey. This figure is applicable to both a fuel cell vehicle and a battery-electric vehicle.
  • the thin dashed line represents the evolution of the road gradient over time along this journey: it begins with a flat section (zero gradient), then the vehicle enters (at the first star S1 on the thin dashed line) a long descent (always a negative gradient along this section). Consequently, the vehicle power required (thick solid line) to maintain a constant vehicle speed (at the driver's setpoint) is initially positive but relatively low while the vehicle is traveling on the flat, then becomes negative as soon as the vehicle begins the descent.
  • This required vehicle power is determined based on information transmitted by the coasting and speed control functions (target and actual speeds and vehicle acceleration, wheel rotation speeds, steering wheel angle, vehicle mass estimate obtained from trailer connection information, or other), the position, speed and brake pedal deflection by the driver, as well as various power outputs, or electrical power outputs of the fuel cell in the case of a fuel cell vehicle (net power supplied, minimum power to be dissipated at idle, maximum dissipateable power determined in particular according to the operating conditions of the electric air compressor of the fuel cell) or of the battery in the case of a fully electric battery vehicle.
  • target and actual speeds and vehicle acceleration, wheel rotation speeds, steering wheel angle, vehicle mass estimate obtained from trailer connection information, or other the position, speed and brake pedal deflection by the driver, as well as various power outputs, or electrical power outputs of the fuel cell in the case of a fuel cell vehicle (net power supplied, minimum power to be dissipated at idle, maximum dissipateable power determined in particular according to the operating conditions of the electric air compressor of
  • the algorithm calculates a torque offset to compensate for a slope or a load on the wheel torque.
  • the vehicle's acceleration is limited within a minimum/maximum range, taking into account the vehicle speed. An acceleration exceeding the maximum limit is then due either to a negative slope (downhill) or to a load lower than the nominal load. Conversely, an acceleration below the minimum limit is then due either to a positive slope (uphill) or to a load higher than the nominal load.
  • the acceleration limit is then set as the controller's target.
  • the thin dashed line represents the time evolution of the state of charge (SoC) of the electrochemical storage device.
  • traction 26 the state of charge is slightly decreasing as long as the vehicle is moving on the flat, while the electrochemical traction 26 storage unit, assisted or not by the fuel cell, provides at least one electric drive unit (called “EDU” from the English “electric drive unit”) with the power needed to move the vehicle, and the power from regenerative braking (thin solid line) is then zero and the temperature of the friction braking system (thick mixed line) is constant and low (this system is not then being used).
  • ENU electric drive unit
  • the friction braking system When the maximum permissible state of charge of the electrochemical energy storage unit 26 is reached, it can no longer be charged and its state of charge is maintained constant; the friction braking system then takes over to control the vehicle's speed, and its temperature increases more sharply.
  • the power dissipation process is activated (lightning S4 on the curve in thick dotted lines): until now not used (flat curve: zero power value to dissipate), this process requires a positive level of power to dissipate, which varies over time.
  • the threshold can be set at strictly 0° angle or 0% slope, or at any value of downward angle or downward slope;
  • the power dissipation process is activated when the first two conditions are met only, without waiting for a temperature threshold of the braking system to be reached.
  • the total power to be dissipated taking into account the ongoing dynamics of the vehicle (in particular according to the evolution of the speed);
  • These heat sinks include, in particular, the electric air conditioning compressor, the electric heater located on the vehicle's passenger compartment heating circuit, the electric heater of the HVB storage unit, the heat transfer pumps, the cooling fan units of the high temperature and low temperature/very low temperature circuits and of the refrigerant circuit, the electrical machine(s), and all DC/DC converters or inverters.
  • the electric air conditioning compressor is not shown in the figures to avoid overloading them, nor is the refrigerant circuit to which the chiller 41 belongs, i.e., the passenger compartment refrigerant/cooling fluid heat exchanger (for the portion of the refrigerant flowing through it).
  • the operation of the electric air conditioning compressor depends on the requirements for thermally conditioning the passenger compartment and/or the electrochemical traction storage unit 26 (either separately or both). two at the same time) via the cabin coolant/coolant exchanger 41, the thermal comfort setpoint or cabin defrosting/demisting, the outside temperature, the relative humidity, the temperature of the electrochemical storage 26 and inter- and intra-cell thermal gradients, the current and the integral of the current exchanged over time passing through the electrochemical storage of traction 26.
  • the operation of the first heater 25, in particular an electric heater, located on the vehicle passenger compartment heating circuit 110 depends, on the one hand, on the flow rate and temperature of the coolant flowing through it, and on the other hand, on the availability of a potential for dissipating this thermal power.
  • such a first heater 25 can usually dissipate its maximum rated power up to a given coolant temperature: for example, 50°C to 60°C, then this maximum dissipated power decreases steadily as the coolant temperature increases. It is therefore advisable to have a heat dissipation capacity of this power, in order to regulate the coolant temperature through this heater to a value that allows the dissipation of its maximum rated power.
  • a potential for dissipating this thermal power is available in particular through the air heater 24 in the passenger compartment or to the outside air, depending on the configurations taken by the passenger compartment air conditioning unit 30, in particular according to [Fig.3], (the second pump 23 being active at full power as well as at a minimum the additional blower 313 of the passenger compartment air conditioning unit 30 according to the constraints of ventilation noise perceptible in the passenger compartment), and according to the temperature and air flow passing through the air heater 24 (according to the setpoint applied to the blower 302 and the additional blower 313 of the passenger compartment air conditioning unit 30).
  • the heat transfer circuit pumps (first pump 11, second pump 23, third pump 27, fourth pump 42) are activated at full power in order to dissipate the maximum excess electrical power and ensure the cooling of components whose operation is intentionally degraded and inefficient.
  • the pumps (second pump 23, third pump 27, fourth pump 42) of the heat transfer circuits are activated at full power in order to dissipate the maximum of excess electrical power and ensure the cooling of components whose operation is intentionally degraded and inefficient.
  • the cooling fan motor groups referenced as first fan motor group 13 of the high temperature circuit, and second fan motor group 29 of the low temperature/very low temperature circuit, and of the refrigerant circuit (not shown) to contribute to/ensure the condensation of the refrigerant fluid within the condenser (also not shown), are also activated at their maximum permissible power (in order to dissipate the maximum excess electrical power) (taking into account the acoustic and vibrational constraints induced by their operation and their rotation speeds, relative to each other, taking into account their relative arrangements).
  • the power dissipation process determines the power remaining to be dissipated by the fuel cell system and in particular by the compressor electric air of the fuel cell 10, via its electric motor and inverter not detailed in the figures.
  • the power dissipation process determines the remaining power to be dissipated through the other heat sinks according to a hierarchy which is preferentially established in order to limit the use of this demanding mode of operation for these other heat sinks, in particular for the fuel cell system in the first fuel cell variant.
  • arbitration can be carried out in parallel and by reallocating the effective power to be dissipated in proportion to the dissipable power.
  • the fuel cell system 10 and in particular its electric compressor 35 is not used, and either an order is established between these heat sinks: the first at 100% of its dissipateable power, then the second at 100% and so on until the power to be dissipated is satisfied, or all the heat sinks are used up to their dissipateable power plus the ratio between the sum of the dissipateable powers and the power to be dissipated.
  • the fuel cell system determines its current maximum power dissipation, taking into account its operating conditions: outside temperature, altitude, axial load on the bearings of the compressor electric motor 35, internal temperatures of the electric motor and the compressor inverter, humidity level of the membrane electrode assembly (MEA), air temperature at the inlet of the fuel cell cell stack taking into account the operation of the water-cooled charge air cooler 31 WCAC, which cools the fuel cell feed air 10, internal temperature of the cell stack, operating pressure (to avoid compressor surge), and compressor speed (avoid any over-revving), stoichiometry.
  • the fuel cell system in particular, its controlled air loop, including the electric air compressor of the fuel cell 10, the necessary valve on the intake air side and possibly the compressor turbine) is used to dissipate the additional power to be dissipated.
  • the power to be dissipated is less than or equal to the sum of the power dissipated by each of the heat sinks listed above, then either an order is established among these heat sinks: the first at 100% of its power dissipated, then the second at 100%, and so on until the power to be dissipated is met, or all the heat sinks are used up to their power dissipated multiplied by the ratio between the sum of the power dissipated and the power to be dissipated.
  • the power to be dissipated is greater than the sum of the power dissipated by each of the heat sinks listed above, then all the heat sinks are used up to their power dissipated and the following provisions are activated in order to increase the power dissipated by the heat sinks.
  • FIG.4 Another alternative, illustrated in [Fig.4], consists of identifying different levels of power to be dissipated (for example, four levels Niv1, Niv2, Niv3, Niv4, as in [Fig.4]) and associating, with each of these levels, different strategies for dissipable power, for example, at least one given heat sink for the first level, and the addition of at least one different heat sink for the second level and so on, or variable dissipation levels for at least one heat sink (example: inefficient operation of the electrical machine(s)).
  • levels of power to be dissipated for example, four levels Niv1, Niv2, Niv3, Niv4, as in [Fig.4]
  • different strategies for dissipable power for example, at least one given heat sink for the first level, and the addition of at least one different heat sink for the second level and so on, or variable dissipation levels for at least one heat sink (example: inefficient operation of the electrical machine(s)).
  • FIG. 5 illustrates a configuration suitable for a first arrangement, for the first fuel cell variant.
  • the first heater 25 is activated, even when there is no need to heat and/or defrost/demist the passenger compartment, and is supplied with electrical power. excess, which it transforms into thermal power, which the activation of the second pump 23 transports within the passenger compartment heating circuit through the air heater 24 and the exchanger 17 between the fuel cell coolant and the heating circuit coolant 110.
  • the exchanger 17 transfers this heat from the heating circuit 110 to the high temperature cooling circuit 100 of the fuel cell 10, which dissipates it to the outside air: the activation at its maximum power of the first pump 11 transfers this thermal power within the stack of cells 19 of the fuel cell 10 and through the high temperature radiator 12 where the activation of the first motor-fan group 13 transfers the heat to the outside ambient air.
  • FIG.6 illustrates a configuration suitable for a second arrangement, for the first fuel cell variant.
  • the thermal power generated by the first heater 25 in the passenger compartment heating circuit 110 is not admitted into the high-temperature cooling circuit 100 of the fuel cell 10.
  • the second valve 18 is closed so as to inhibit the heat transfer from the coolant of the heating circuit 110 through the exchanger 17 to the coolant of the fuel cell 10.
  • the high-temperature cooling circuit 100 of the fuel cell 10 then adopts this configuration explained in [Fig.6] in order to be able to activate the first pump 11 at its maximum power, and the first motor-fan group 13 at its maximum permissible power (taking into account the induced acoustic and vibration constraints), without cooling the stack of cells 19 of the fuel cell which is then operational at idle or in standby or off, the high-temperature radiator 12 being then bypassed by the coolant of the fuel cell.
  • FIG.11 illustrates a configuration suitable for a first arrangement, for the second all-electric variant.
  • the first heater 25 is activated, even without any need to heat and/or defrost/demist the passenger compartment, and is supplied with excess electrical power, which it transforms into thermal power, which the activation of the second pump 23 transports within the passenger compartment heating circuit through the air heater 24.
  • the excess electrical power, converted into thermal power by the first heater 25 then active in the passenger compartment heating circuit 110, may not be able to be dissipated through the air heater 24, given the conventional operating modes of a passenger compartment air conditioning unit according to the prior art, if it is likely to degrade thermal comfort and/or the demisting/defrosting of the passenger compartment.
  • this first heater 25 is deactivated, its current dissipative power is reduced to zero, and the powertrain loses an opportunity for power dissipation.
  • the cabin air conditioning unit 30 adopts the operating mode illustrated according to a third arrangement in [Fig.7], while the cabin air conditioning unit 30 is in "full cold" mode to meet a significant demand for refrigeration of the air supplied to the cabin.
  • the air heater 24 is not then unused (as is the case in the state of the art, because it is totally bypassed by the air passing through the air conditioning unit of the passenger compartment 30) but on the contrary is usefully devoted to the dissipation of excess electrically generated thermal power produced by the vehicle going downhill.
  • a passenger compartment air conditioning unit 30 while ensuring the required refrigeration of the passenger compartment, simultaneously supplies the air heater 24 with an airflow from outside 3030 or recirculated from the passenger compartment 3010, this airflow then being, downstream of the air heater 24, rejected outside the passenger compartment air conditioning unit 30 and the passenger compartment, into the environment under the body or under the hood by a second duct 315, without degrading the acoustic, olfactory and thermal comfort then provided in the passenger compartment.
  • a passenger compartment air conditioning unit 30 thus makes it possible to provide additional power dissipation (without using an additional heat exchanger) made available by the airflow passing through the air heater. Conversely, in the same living situation, a passenger compartment HVAC air conditioning unit according to the prior art does not exploit these additional heat exchange and power dissipation potentials since the air heater is completely bypassed by the air passing through the passenger compartment HVAC air conditioning unit, which is entirely devoted to cooling the passenger compartment.
  • FIG.7 illustrates the third particularly advantageous arrangement of the first fuel cell variant, and the second similar arrangement of the second all-electric variant, in each case according to the configuration then taken by the cabin air conditioning unit 30 according to the invention in this "full cold" operating mode, in the event of a high demand for cooling of the air supplied to the cabin and with at the same time a high need for dissipation of excess power.
  • the Refrigeration is then active, and the recirculation flap 301 directs all the air from the passenger compartment recirculated air intake 3010 to the evaporator 304.
  • This position of the recirculation flap 301 connects the air intake of the additional duct 312 bypassing the evaporator 304 with the outside air intake 3030 downstream of the filter 303.
  • This position of the recirculation flap 301 initiates the circulation of two separate, non-mixing airflows through the passenger compartment air conditioning unit 30.
  • the air intake of the additional duct 312 bypassing the evaporator 304 is located downstream of the recirculation flap 301, through an additional flap located between the recirculation flap 301 and the conventional blower 302 and thus open, then the additional duct 312 bypassing the evaporator 304 and the duct 3040 conveying air to the evaporator 304 are both supplied, via the same upstream duct downstream of the recirculation flap 301, by recirculated air from the passenger compartment 3010.
  • the additional duct 312 bypassing the evaporator 304 (for the dissipation of excess power) and the duct 3040 conveying air to the evaporator 304 (for the refrigeration of the passenger compartment) are in competition, requiring an increase in the rotation speeds of the conventional blower 302 and additional blower 313 (with the effect of increasing the noise of the air intake by the two blowers 302 and 313) in order to at least maintain the flow of refrigerated air through the passenger compartment: this is therefore a non-preferred architecture.
  • the flap 316 releases the airflow connection downstream of the heater core 24 to a second duct 315 opening under the hood or preferably under the body.
  • the airflow heated by passing through the heater core 24 is discharged outside the passenger compartment air conditioning unit 30 and the passenger compartment, into the environment under the hood or under the body, without being mixed, downstream of the heater core 24, with the airflow that has simultaneously passed through the evaporator 304 to be cooled before being introduced into the passenger compartment via the "head" duct 311 and/or "foot” duct 310 and/or “demist/defrost” duct 309, depending on the position of the associated air distribution flaps.
  • FIG.8 illustrates the configuration of a fourth arrangement of the first variant with fuel cell or a third arrangement of the second all-electric variant, which allows the dissipation of thermal power through the air heater 24 to be increased by passing through it colder cooling air, taken downstream of the evaporator 304, and which allows the load applied to the air conditioning compressor to be increased at an iso-moderate need for passenger compartment refrigeration.
  • the passenger compartment air conditioning unit 30 while providing the required passenger compartment cooling, simultaneously supplies the heater 24 with a flow of cold air drawn downstream of the evaporator 304. This airflow is also discharged, downstream of the heater 24, into the environment under the body or hood, via the second duct 315. Cooling is then active, and the recirculation flap 301 directs the air entirely from the passenger compartment recirculated air intake 3010 to the evaporator 304. This position of the recirculation flap 301 connects the air intake of the additional duct 312 bypassing the evaporator with the outside air intake 3030 downstream of the filter 303.
  • the conventional blower 302 and the additional blower 313 are activated, and the flap 314 ensuring the outlet of the additional conduit 312 bypass of evaporator 304 in mixing chamber 3070 of passenger compartment air conditioning unit 30 upstream of air heater 24, is open.
  • the additional blower 313 is inactive, and the flap 314 ensuring the outlet of the additional bypass duct of the evaporator into the mixing chamber 3070 of the passenger compartment air conditioning unit 30 upstream of the heater 24 is closed, so that the second part of the fresh airflow from the evaporator 304 passes through the heater 24 without being mixed with the air from the additional duct 312.
  • the associated flap 316 releases the air fluid connection to the second duct 315, which opens under the hood or preferably under the body.
  • the airflow heated by passing through the heater 24 is discharged outside the passenger compartment air conditioning unit 30 and the passenger compartment, into the environment under the hood or under the body, without being mixed, downstream of the heater 24, with the airflow that has simultaneously passed through the evaporator 304 to be cooled before being introduced into the passenger compartment via the ducts 311 “head” and/or 310 “feet” and/or 309 “demist/defrost” depending on the position of the associated air distribution flaps.
  • FIG.9 illustrates a fifth arrangement according to a configuration adapted to vehicle operating conditions such that it is necessary to activate the excess power dissipation process, the fourth valve 38 decouples the low temperature 130 and very low temperature 120 circuits, and the thermoregulation setpoint of the electrochemical drive storage 26 is set to a temperature such that after implementation of the excess power dissipation process, the temperature of the electrochemical drive storage 26 does not exceed 50°C, given that the electrochemical drive storage 26 does not then exchange current.
  • This configuration then activates simultaneously and in a deliberately inefficient manner the electric heater 43 of the electrochemical drive storage unit 26 and the air conditioning compressor which includes the vehicle's refrigeration circuit in order to, via the second heater 43 which heats a portion of very low temperature coolant which passes through it at the end of the fourth pump 42 and the fourth valve 38, and via the coolant/cabin refrigerant exchanger 41 which cools the other portion of very low temperature coolant which passes through it at the end of the fourth pump 42 and the fourth valve 38, supply the very low temperature coolant at the desired temperature to the electrochemical drive storage unit 26 in the desired temperature in order to ensure the thermoregulation of the electrochemical drive storage unit 26 at the expected setpoint.
  • FIG. 13 illustrates a fourth arrangement in a configuration adapted to vehicle operating conditions such that the excess power dissipation process must be activated; the fourth valve 38 decouples the low-voltage circuits temperature 130 and very low temperature 120, and the thermoregulation setpoint of the electrochemical motor storage 26 is set to a temperature such that after implementation of the excess power dissipation process, the temperature of the electrochemical motor storage 26 does not exceed 50°C, given that the electrochemical motor storage 26 does not then exchange current.
  • This configuration then activates simultaneously and in a deliberately inefficient manner the electric heater 43 of the electrochemical drive storage unit 26 and the air conditioning compressor included in the vehicle's refrigeration circuit in order to, via the second heater 43 which heats a portion of very low temperature coolant which passes through it at the end of the fourth pump 42 and the fourth valve 38, and via the cabin coolant/coolant exchanger 41 which cools the other portion of very low temperature coolant which passes through it at the end of the fourth pump 42 and the fourth valve 38, supply the very low temperature coolant at the required temperature to the electrochemical drive storage unit 26 inlet in order to ensure the thermoregulation of the electrochemical drive storage unit 26 at the expected setpoint.
  • the low temperature circuit adopts a known state-of-the-art configuration, however with its third pump 27 activated at its maximum setpoint, not only to dissipate some of the excess power, but also to ensure the cooling, in particular of the electrical machine(s) 40 used deliberately inefficiently in order to increase their losses, of all DC/DC converters or inverters, also used deliberately inefficiently for example by increasing their switching losses, and of the motor and inverter of the electric air compressor of the fuel cell 10, operated at its maximum permissible power.
  • the electric heater 43 of the electrochemical energy storage unit 26 and the air conditioning compressor of the refrigeration circuit are activated, as part of the thermoregulation of the electrochemical energy storage unit traction 26, alternatively.
  • the electric heater 43 is active and the air conditioning compressor is inactive (for the thermoregulation of the electrochemical traction storage 26, but it may be for the thermal environment in the passenger compartment) so that the temperature of the electrochemical traction storage 26 reaches a temperature threshold between 45 °C and 50 °C, then in a second stage the electric heater 43 is deactivated and the air conditioning compressor is activated, for the thermoregulation of the electrochemical traction storage 26, in order to lower the temperature of the electrochemical traction storage 26 to a temperature threshold between 25 °C and 35 °C, and so on as appropriate until exiting the power dissipation mode.
  • the electric heater 43 of the electrochemical storage unit and the cabin coolant/refrigerant heat exchanger 41, or chiller are connected in parallel within the very low temperature circuit 120 in order to minimize hydraulic pressure losses.
  • the second heater 43 and the chiller i.e., the cabin coolant/refrigerant heat exchanger 41, can be connected in series without altering the scope of the invention.
  • the low-temperature circuit adopts a similar configuration.
  • FIG. 10 illustrates a sixth arrangement in a configuration that is a variant of that in [Fig. 9].
  • the electrochemical drive storage unit 26 is not exchanging current, to force its cooling via the coolant/cabin refrigerant heat exchanger 41 or chiller to a sufficiently low temperature (e.g., in a range of 10°C to 25°C) in order to consume, via activation of the vehicle's air conditioning compressor, the excess electrical power and thus, by the thermal mass (product of the mass and the thermal capacity of the electrochemical motility store 26), delay a future need for thermoregulation of the electrochemical motility store 26.
  • a sufficiently low temperature e.g., in a range of 10°C to 25°C
  • the electric heater 43 of the electrochemical energy storage unit 26 is disconnected by the fourth valve 38 from the very low temperature circuit 120, connected to the low temperature circuit 130, and activated so as to also deliberately consume excess electrical power inefficiently.
  • This second heater 43 is then connected by the fourth valve 38 to the low temperature circuit 130 in parallel with the other components present on this low temperature circuit 130, so that the thermal power released by the heater 43 is directly dissipated to the ambient air via the low temperature radiator 28 and the second fan assembly 29, which is preferentially activated (in a compromise between its electrical power consumption and its noise and vibration emissions), so as also to consume excess power, without the heat thus dissipated in the low temperature coolant hindering the cooling of these other components present on the low temperature circuit 130.
  • the method according to the invention ensures a function of comfort and customer satisfaction. Naturally, the conventional braking system must remain designed to ensure critical safety.
  • the 500 thermal management system is advantageously grafted onto the hardware base of any current vehicle thermal management system, uses information from the same sensors (coolant temperature, coolant temperature, oil temperature), and the same actuators, and includes means for controlling pumps, single or multi-way circulation valves, fan units, flaps circulation in the passenger compartment air conditioning circuit, and switching on or off the various usable heat sinks.
  • the processes, methods, or algorithms referred to herein may be provided or implemented by a processing device, controller, calculator, or computer, which may include any existing or dedicated programmable electronic control unit.
  • the processes, methods, or algorithms may be stored as data and instructions executable by a controller, calculator, or computer in many forms, including, but not limited to, information stored permanently on non-writable storage media, such as ROM devices, and information stored in parallel on writable storage media, such as floppy disks, magnetic tapes, CDs, DVDs, RAM devices, and other magnetic and optical media.
  • the processes, methods, or algorithms may also be implemented in a software executable object.
  • processes, methods or algorithms may be incorporated in whole or in part using appropriate hardware components, such as application-specific integrated circuits (ASICs), field-programmable gate arrays (FPGAs), state machines, controllers or other hardware components or peripherals, or a combination of hardware, software and firmware components.
  • ASICs application-specific integrated circuits
  • FPGAs field-programmable gate arrays
  • state machines controllers or other hardware components or peripherals, or a combination of hardware, software and firmware components.
  • the invention is not limited to the embodiments, means, and configurations described above.
  • the invention also extends to all equivalent means, configurations, and embodiments, as well as to any technically feasible combination of these means, configurations, and embodiments.
  • the embodiments and examples described above offer particular advantages and are not limiting to the implementation of the invention.
  • the minimum electrical power generated by the fuel cell can be dissipated as thermal power released outside the vehicle if no electrical consumer is then able to take it up.
  • the vehicle has an additional source of power dissipation, available in Permanent cooling, for example, to dissipate the minimum electrical power generated by a fuel cell.
  • This power can then be dissipated as heat released outside the vehicle, provided no electrical load is available to absorb it, thus reducing fuel cell start/stop cycles and increasing its lifespan.
  • the fuel cell stack is protected from any disruption to its thermal regulation.
  • the fuel cell, and in particular its cell stack advantageously benefits from a second cooling source.
  • the implemented process reduces or eliminates the need for severe operation of the fuel cell's electric air compressor, thereby increasing its lifespan.
  • the fuel cell, and in particular its cell stack has a second cooling source (the air heater via the cabin air conditioning unit outside), adding relatively few components to the existing state-of-the-art system.
  • a separate fluidic loop 110 includes the first heater 25 and the air heater 24 with the liquid/liquid exchanger 17 with the high temperature cooling circuit 100.
  • the arrangement of the heater 43 located between the low-temperature cooling circuits 130 and the very low-temperature cooling circuits 120, allows the thermal power generated within the heater 43 (by the excess electrical power) to be dissipated either through the low-temperature radiator 28 (in parallel with the other components of the loop, so as not to affect them), or in the very low-temperature cooling circuit 120 (simultaneous or alternating activation with the liquid/coolant exchanger 41: heating and cooling at the same time or alternately, storing heat). and/or cold in the electrochemical storage of motility 26 thanks to its large thermal mass).
  • the invention does not require dedicated equipment, and is committed to managing power by making the best use of the existing equipment, constituting the various heat sinks described above, by deliberately making them operate inefficiently, in order to avoid any additional equipment costs, and to control the potential impacts of these more or less abnormal operating modes on their durability.
  • the air conditioning compressor explicitly operates beyond the necessary minimum, to consume some excess power (generate more cold than expected), which is compensated for by heating this air (or the coolant or refrigerant fluid). too cold to return to the expected setpoint value (again consuming excess power).
  • the electric heater of the HVB electrochemical energy storage system is never positioned within the same low-temperature fluid loop as components other than the battery, and is never directly connected to the inlet of the low-temperature radiator. Indeed, by activating this heater, the heat generated by the invention through the heater is dissipated directly via the radiator to the outside air without any further processing.
  • the invention goes against the normal concepts of use of the various components of the traction chain, cooling circuits, and air conditioning, and uses for a common purpose of dissipation of excess power what would be a set of energy malfunctions outside the particular context of the invention.
  • fan units and/or pumps are activated when not necessary, or at setpoints higher than required.
  • an electrical machine, its inverter, or other current converters are deliberately operated inefficiently (for example, by increasing their operating frequency).
  • a component is heated and cooled simultaneously and deliberately inefficiently to a given temperature, which could have been met much more efficiently with lower energy consumption.
  • the invention also focuses on reducing the number of components.
  • the present description mentions a single air heater. This does not exclude the possibility of a plurality of air heaters, which is necessary for vehicles such as buses or for passenger transport which may have several, these air heaters being able to be arranged in series or preferably in parallel with each other.
  • the air heater and the heater are arranged within the fuel cell cooling circuit, in place of the liquid/liquid exchanger, with or without the dedicated pump.
  • the circuit of [Fig.11] can be replaced by a single heater of the type that directly heats the air entering the passenger compartment.
  • the proposed process makes it possible to use additional non-specific sources of power dissipation to dissipate excess power from the vehicle on a slope, in the form of heat, in particular diffused to the external environment, providing a significant margin with regard to the safety risks of overheating, degradation, ignition, boiling of the vehicle's conventional friction braking system, and the risks of accidents, and ensuring the user the potential for long distances or downhill driving times without risk.
  • the vehicle thus has an additional source of power dissipation, available continuously, for example, in the first fuel cell variant, to dissipate the minimum electrical power generated by a fuel cell. This power can then be dissipated as thermal power released outside the vehicle, if no electrical consumer is then able to take it up.
  • the vehicle downhill speed control thus proposed reduces the total cost of ownership for the user (reliability/durability of the friction braking system increased by reducing its use downhill).
  • the invention allows for immediate vehicle responsiveness in the event of a need to dissipate power; its response time is very short, the control actions of the pumps, valves, flaps, and heat sinks are immediate, which makes it possible to dissipate excess power for a short period, a few seconds or minutes, during a specific phase of vehicle operation.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de régulation énergétique en descente d'un véhicule automobile (1000) hybride ou électrique comportant un système de gestion thermique (500) pilotant un circuit de refroidissement haute température (100) associé à une pile à combustible (10), un circuit de chauffage (110) d'habitacle associé à un groupe de climatisation de l'habitacle (30) comportant des volets de circulation permettant de séparer deux flux d'air indépendants, un circuit de refroidissement très basse température (120) associé à un stockeur électrochimique de motricité (26), et un circuit de refroidissement basse température (130) associé à un groupe motopropulseur électrique (40) alimenté par ce stockeur (26), et commandant la dissipation d'énergie excédentaire dans un dissipateur que comporte le circuit de refroidissement très basse température (120) ou le circuit basse température (130), en couplant le circuit de refroidissement haute température (100) avec une boucle de fluide caloporteur (110, 120, 130)et le groupe de climatisation de l'habitacle (30).

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE DISSIPATION DE PUISSANCE POUR ASSISTER LE FREINAGE
[001] La présente invention revendique la priorité de la demande française N ° 2405247 déposée le 23.05.2024 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[002] L’invention porte sur un procédé de régulation énergétique en phase de longue descente d’un véhicule automobile hybride ou électrique comportant au moins une source d’énergie parmi une pile à combustible ou un stockeur électrochimique de motricité, un système de gestion thermique de la chaîne de traction associée à cette au moins une source d’énergie, au moins une boucle de fluide caloporteur, et au moins un groupe de climatisation de l’habitacle comportant une pluralité de volets de circulation d’air, et un circuit de chauffage de l’habitacle, ledit véhicule comportant au moins un circuit de refroidissement basse température d’au moins un groupe motopropulseur électrique alimenté par un stockeur électrochimique de motricité, et un circuit de thermorégulation à très basse température dudit stockeur électrochimique de motricité.
[003] L’invention concerne, dans une première variante à pile à combustible, le domaine des véhicules de type électrique à pile à combustible FCEV (de l’anglais « fuel cell electric vehicle >>) comportant au moins une pile à combustible FC (de l’anglais «fuel cell») et une batterie, la gestion thermique d’une chaîne de traction de type FCEV, et le groupe de climatisation, chauffage, ventilation et air conditionné de l’habitacle HVAC (de l’anglais «heating, ventilating and air conditioning») d’un tel véhicule, ci-après abrégé en groupe de climatisation de l’habitacle HVAC.
[004] L’invention concerne, dans une deuxième variante tout électrique de véhicule à batterie, le domaine des véhicules électriques à batterie, aussi dits BEV, ne comportant qu’au moins une batterie.
[005] Le contrôle de vitesse véhicule en longue descente est une fonction de confort (minimiser la pression exercée sur la pédale de frein pendant la descente pour maintenir la vitesse du véhicule), de satisfaction (annuler les alertes de température des freins) et de coût total de possession pour l’utilisateur (fiabilité/durabilité du système de freinage par friction en en réduisant l’usage en descente). Le système de freinage par friction doit toutefois être capable de stopper le véhicule en cas d’urgence (par exemple en cas d’indisponibilité du freinage récupératif due à un défaut ou à une défaillance d’un composant).
[006] Le frein moteur est un mode de freinage grâce auquel un véhicule est ralenti par la résistance qu’oppose son moteur à son opération. Cette technique est liée aux moteurs à pistons, qui prodiguent alors des pertes importantes par pompage (l’injection de carburant étant alors coupée) et par le frottement des pièces mécaniques de la chaîne de traction. Le terme est également utilisé pour les véhicules propulsés par des moteurs électriques lorsque ceux-ci fonctionnent en générateurs et rechargent, par exemple, une batterie d'accumulateurs par freinage régénératif.
[007] Le frein moteur est une mesure importante pour les véhicules qui remorquent et/ou transportent de lourdes charges sur des routes à déclivité importante car elle réduit considérablement le travail de freinage du véhicule en descente. L'usage intensif du système de freinage par friction dans de longues descentes à forte pente conduit rapidement (en quelques minutes) à leur limite d'efficacité, due à un échauffement excessif, voire à leur destruction. Sous l'effet de la température, les plaquettes et les garnitures des tambours peuvent entrer en fusion, tandis que le liquide du circuit de freinage peut se vaporiser. Les très longues descentes sont ainsi parfois des lieux d'accident, par exemple en Isère dans la rampe de Laffrey qui se termine par un virage.
[008] Un groupe motopropulseur Diesel génère une puissance de freinage importante : pour une motorisation donnée, jusqu’à 160 kW à 3500 tours/min, environ 100 kW à 2500 tours/min et jusqu’à 50 kW à 1500 tours/min. Un groupe motopropulseur à allumage commandé de puissance motrice équivalente présente, à 5500 tours/min, environ 100 kW de moins, et moins de 20 kW à 2500 tours/min.
[009] La puissance de freinage des véhicules électriques est sensiblement inférieure à celle des véhicules avec moteur à combustion interne. Les véhicules électriques, cependant, disposent de systèmes de freinage récupératif hautement performants qui peuvent générer des performances de freinage élevées, à condition que l’état de charge du stockeur électrochimique de motricité (en anglais HVB pour « High Voltage Battery ») soit suffisamment bas, en haut de la descente, pour stocker toute l'énergie accumulée pendant le freinage.
[010] Sur de longues distances en descente et d’autant plus par des déclivités élevées, l’état de charge du stockeur électrochimique de motricité peut rapidement atteindre 100%, inhibant toute opportunité de stockage supplémentaire d’énergie. Ainsi, le potentiel de recharge du stockeur électrochimique de motricité est limité lorsque son état de charge atteint et dépasse une valeur élevée (pour protéger ce stockeur de toute surcharge et/ou de surtension), lorsque sa température interne est faible ou que les composants électriques de la chaîne de traction sont proches de leurs limites thermiques. Dans ce cas, le système de freinage par friction du véhicule doit dissiper seul l’énergie nécessaire pour freiner le véhicule. Au poids total roulant autorisé, si les freins à remorque sont limités, une surchauffe du système de freinage par friction du véhicule intervient rapidement, entraînant sa destruction et donc la perte de la fonction de freinage du véhicule.
[011] Les véhicules électrifiés disposent de mesures mises en oeuvre pour dissiper l'énergie excédentaire à bord du véhicule afin de permettre le freinage par récupération et prolonger son opération dans les pires conditions, essentiellement par l’activation de consommateurs électriques disposés principalement au sein du système thermique véhicule: réchauffeurs électriques (usuellement utilisés pour réchauffer l’habitacle et/ou le stockeur électrochimique de motricité et/ou, dans la première variante à pile à combustible, le stack de cellules de la pile à combustible par ambiante froide), groupes motoventilateurs, embrayage électrique de ventilateurs entraînés mécaniquement, lunette arrière chauffante (utilisée en hiver pour dégivrer la vitre arrière du véhicule) et rétroviseurs chauffants, compresseur électrique de climatisation, dégradation volontaire des efficacités des moteurs électriques et de leurs onduleurs.
[012] Dans le cas d’un véhicule à pile à combustible, en fonctionnement à forte puissance la pile à combustible est uniquement refroidie par le radiateur de son circuit de refroidissement. [013] Une pile à combustible d’un véhicule électrique à pile à combustible FCEV ne dispose quant à elle d’aucune puissance de freinage intrinsèque. Le véhicule électrique à pile à combustible FCEV présente ainsi un déficit important par rapport à un véhicule à motorisation à auto-allumage ou même à allumage commandé, et ne peut alors compter que sur le freinage récupératif et le stockage de l’énergie récupérée dans le stockeur électrochimique de motricité qu’il embarque, lui-même de taille, de puissance, de capacité et d’énergie bien plus faibles que le stockeur électrochimique de motricité du véhicule électrique à batterie équivalent.
[014] Tous les sous-systèmes et composants du véhicule et de sa chaîne de traction sont mis à contribution afin de dissiper la puissance électrique excédentaire: réchauffeurs électriques (stockeur électrochimique de motricité, pile à combustible uniquement dans la première variante à pile à combustible, habitacle), dégradation volontaire des rendements du ou des moteur(s) électrique(s) et de son (ou de leurs) onduleur(s), le compresseur électrique de climatisation, les systèmes thermiques du véhicule dont les groupes motoventilateurs et les circuits caloporteurs (y compris celui ou ceux dédiés au refroidissement de la pile à combustible uniquement dans la première variante à pile à combustible), ainsi que la pompe à eau de refroidissement, et le compresseur à air électrique de la pile à combustible uniquement dans la première variante à pile à combustible.
[015] Les conditions d’utilisation du véhicule (température ambiante, régulation thermique de l’habitacle, notamment en mode de réfrigération, et du stockeur électrochimique de motricité HVB) réduisent la capacité de dissipation de puissance par les systèmes thermiques du véhicule, ceux-ci étant alors dédiés à thermoréguler la température de l’habitacle, le dégivrage/désembuage de l’habitacle et/ou la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité HVB, ces fonctions devant parfois être toutes remplies en même temps. Une dissipation minimale supplémentaire de puissance électrique doit alors être garantie, afin de dissiper cette puissance excédentaire sans nuire, entraver ou compromettre les régulations thermiques en cours par ailleurs. [016] Également, les solutions dérivées de l’état de l’art n’offrent pas une fonctionnalité optimale à cette fin de dissiper en puissance thermique une partie de la puissance électrique excédentaire.
[017] Dans la première variante relative aux véhicules de type électrique à pile à combustible FCEV, le compresseur à air électrique est un composant auxiliaire de la pile à combustible et un important consommateur de l’énergie produite par l’empilement de cellules de la pile à combustible (jusqu’à 10% à 20% de la puissance électrique produite par le stack), responsable de 65% à 80% des pertes de puissance entre la pile de cellules et le système de pile à combustible. Dans ces conditions, la pile à combustible est alors au ralenti ou désactivée mais son compresseur à air électrique est activé, si possible à puissance maximale, afin de contribuer à dissiper la puissance électrique excédentaire générée par le véhicule en descente. L’air propulsé par le compresseur contourne totalement l’empilement (si désactivé) ou presque entièrement (si au ralenti). Toutefois, préserver le compresseur à air électrique de la pile à combustible d’un régime et d’un ratio de compression trop importants conduit à en limiter la consommation de puissance électrique. De plus, à forte charge du compresseur, le contournement de la turbine (équipant le compresseur électrique afin de récupérer de l’énergie à l’échappement de la pile à combustible pour réduire la consommation électrique du moteur du compresseur) peut être inhibé afin de limiter la charge radiale sur les paliers du compresseur. Par ailleurs, les conditions de fonctionnement du compresseur à air électrique de la pile à combustible sont réduites à mesure que l’altitude (pression d’admission) et/ou que la température d’admission d’air en entrée du compresseur augmentent. Or le besoin de dissiper la puissance électrique excédentaire générée par le véhicule en descente apparaît avec l’altitude, est d’autant plus important que l’altitude est élevée, et la capacité de dissipation de cette puissance électrique excédentaire est d’autant plus faible que la température ambiante est élevée. Ces considérations restreignent l’utilisation du compresseur à air électrique de la pile à combustible comme dissipateur de puissance électrique.
[018] Le système de gestion thermique de la pile à combustible est également utilisé pour dissiper une partie de la puissance électrique excédentaire sous forme de puissance thermique, par exemple en activant à pleines puissances la pompe à eau électrique de refroidissement de la pile à combustible, le ventilateur de son système de refroidissement et au moins un réchauffeur électrique d’une des boucles fluidiques du véhicule. Il est toutefois essentiel, que la pile à combustible soit au ralenti ou désactivée, de ne pas en dégrader la durabilité par :
- des conditions de température de liquide de refroidissement trop élevées ou trop basses en entrée et/ou en sortie de la pile,
- et/ou un gradient de température trop important entre l’entrée et la sortie de liquide de refroidissement de la pile,
- et/ou un débit de liquide de refroidissement trop important au sein de la Pile,
- et/ou une pression de liquide de refroidissement trop importante au sein de la pile,
- et/ou un niveau d’humidité en interne de la pile hors des bornes admissibles, conduisant à une détérioration et/ou une dégradation irréversible, par assèchement ou humidification excessifs, de l’ensemble formé par la membrane et les électrodes de chaque cellule de la pile.
[019] Ces conditions réduisent la disponibilité du système de gestion thermique de la pile à combustible pour y dissiper une partie de la puissance électrique excédentaire, ainsi que la puissance thermique qui puisse y être dissipée.
[020] Enfin, la pile à combustible même au ralenti ajoute, à la puissance électrique générée par le véhicule, la génération d’une puissance électrique minimale, sinon la pile à combustible doit immédiatement être arrêtée ; cependant les cyclages arrêt/ redémarrage de la pile à combustible nuisent fortement à sa durabilité et doivent donc être évités au maximum. Une dissipation minimale de puissance électrique doit alors être garantie.
[021] Également, les solutions dérivées de l’état de l’art n’offrent pas une fonctionnalité optimale à cette fin de dissiper en puissance thermique une partie de la puissance électrique excédentaire de la pile à combustible.
[022] D’autre part, le dégagement de chaleur d’une pile à combustible est important (la quasi -totalité des pertes doit être dissipée dans son système de refroidissement, tandis que pour un moteur thermique, elles se répartissent à parts quasi égales entre ses systèmes d’échappement et de refroidissement eau + huile) et elle requiert de fonctionner à une température plus faible (entre 60°C et 80°C), ce qui impacte fortement la conception de son système de refroidissement (surface et épaisseur du (ou des) échangeur(s) thermique(s) refroidissant la pile à combustible, circuit caloporteur, ventilateur, entrées et extractions d’air).
[023] L’objectif de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant de mettre au point un procédé de dissipation de la puissance électrique excédentaire générée par le véhicule et/ou par un de ses constituants comme la pile à combustible dans le cas d’un véhicule à pile à combustible.
[024] Dans la première variante de véhicules à pile à combustible FCEV, un dispositif permet de rompre et de rétablir le couplage, selon l’état de l’art, du circuit de refroidissement de la pile à combustible avec au moins une boucle de liquide caloporteur du véhicule.
[025] Le groupe de climatisation de l’habitacle HVAC adopte un mode de fonctionnement additionnel et dédié, disponible indépendamment des autres modes de fonctionnement du groupe de climatisation de l’habitacle HVAC et permettant d’augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques du véhicule. Ce mode de fonctionnement permet aussi d’augmenter le potentiel de refroidissement de la pile à combustible dans la première variante.
[026] Dans la première variante à pile à combustible ou la deuxième variante tout électrique, le réchauffeur électrique du stockeur électrochimique de motricité est raccordable tantôt aux circuits basse température ou très basse température et offre au véhicule, et notamment au groupe motopropulseur, une source supplémentaire de dissipation de puissance sans en impacter les autres composants.
[027] Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un procédé de régulation énergétique en phase de longue descente d’un véhicule automobile hybride ou électrique comportant au moins une source d’énergie parmi une pile à combustible ou un stockeur électrochimique de motricité , un système de gestion thermique de la chaîne de traction associée à cette au moins une source d’énergie, au moins une boucle de fluide caloporteur, et au moins un groupe de climatisation de l’habitacle comportant une pluralité de volets de circulation d’air, et un circuit de chauffage de l’habitacle, ledit véhicule comportant au moins un circuit de refroidissement basse température d’au moins un groupe motopropulseur électrique alimenté par un stockeur électrochimique de motricité, et un circuit de thermorégulation à très basse température dudit stockeur électrochimique de motricité
[028] Selon l’invention, on aménage ledit groupe de climatisation de l’habitacle pour permettre la séparation de deux flux d’air indépendants, l’un pour la climatisation de l’habitacle dudit véhicule et l’autre pour un échange thermique avec le milieu extérieur audit véhicule, et on agence ledit système de gestion thermique dudit véhicule pour, lorsque ledit véhicule est en phase de longue descente, commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur qui est un élément dudit circuit de refroidissement très basse température ou qui est un élément dudit circuit basse température, en couplant au moins une boucle de fluide caloporteur dudit véhicule avec ledit groupe de climatisation de l’habitacle, et en couplant le dissipateur qui est un élément dudit circuit de refroidissement très basse température audit circuit basse température, dans un mode de fonctionnement additionnel pour augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques que comporte ledit véhicule et augmenter le potentiel de refroidissement de ladite au moins une source d’énergie.
[029] Grâce à l’invention, il est possible de dissiper rapidement de la puissance excédentaire produite par le véhicule et/ou la au moins une source d’énergie.
[030] Avantageusement, on agence ledit système de gestion thermique dudit véhicule pour, lorsque ledit véhicule est en phase de longue descente, commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur qui est un élément de ladite au moins une boucle de fluide caloporteur, en utilisant ledit au moins un dissipateur différemment de son utilisation nominale, et en utilisant ledit circuit de refroidissement basse température pour rejeter hors du véhicule l’énergie thermique excédentaire au besoin du confort de l’habitacle.
[031] Ainsi, pour dissiper rapidement de la puissance excédentaire, on utilise les composants thermiques déjà présents sur le véhicule dans le circuit de refroidissement basse température, comme dissipateurs d’énergie, autrement que dans leur mode d’utilisation habituel.
[032] Plus particulièrement, on oriente lesdits volets de circulation d’air dudit au moins un groupe de climatisation de l’habitacle pour rejeter hors du véhicule l’énergie thermique excédentaire au besoin du confort de l’habitacle.
[033] La manoeuvre est ainsi simple et rapide.
[034] Plus particulièrement, on équipe ledit véhicule d’un circuit de refroidissement haute température pour le refroidissement de ladite au moins une source d’énergie, et on agence ledit système de gestion thermique dudit véhicule pour, lorsque ledit véhicule est en phase de longue descente, commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement haute température ou/et dudit circuit de refroidissement basse température, en utilisant ledit au moins un dissipateur différemment de son utilisation nominale, et en orientant lesdits volets de circulation d’air dudit au moins un groupe de climatisation de l’habitacle pour rejeter hors du véhicule l’énergie thermique excédentaire au besoin du confort de l’habitacle.
[035] Ainsi, pour dissiper rapidement de la puissance excédentaire, on utilise les composants thermiques déjà présents sur le véhicule dans le circuit de refroidissement haute température ou/et dans le circuit de refroidissement basse température, ou/et dans le circuit de refroidissement très basse température, comme dissipateurs d’énergie, autrement que dans leur mode d’utilisation habituel.
[036] Plus particulièrement encore, on agence ledit système de gestion thermique pour commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement haute température, en pilotant au moins une première pompe de circulation que comporte ledit circuit de refroidissement haute température, ou une deuxième pompe de circulation que comporte ledit circuit de chauffage de l’habitacle, pour gérer le flux à travers un aérotherme que comporte ledit groupe de climatisation de l’habitacle, en pilotant une première vanne et une deuxième vanne que comporte ledit circuit de refroidissement haute température, en pilotant un premier réchauffeur électrique que comporte ledit circuit de chauffage de l’habitacle du véhicule, en pilotant un premier groupe motoventilateur que comporte ledit circuit de refroidissement haute température associé à un premier radiateur.
[037] Ainsi on gère de façon optimale le flux au travers de l’aérotherme.
[038] Avantageusement, on agence ledit système de gestion thermique pour commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement basse température, en pilotant une troisième pompe de circulation et une quatrième pompe de circulation et une troisième vanne ou/et une quatrième vanne que comporte ledit circuit de refroidissement basse température, en pilotant un deuxième réchauffeur électrique dudit stockeur électrochimique de motricité que comporte ledit circuit de refroidissement basse température, en pilotant un deuxième groupe motoventilateur que comporte ledit circuit de refroidissement basse température associé à un deuxième radiateur, en pilotant ledit au moins un groupe motopropulseur électrique, un convertisseur courant continu/courant continu que comporte ledit circuit de refroidissement basse température, et un échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle, que comporte ledit circuit de refroidissement très basse température.
[039] Ainsi le pilotage des pompes et des vannes du circuit basse température autorise une réaction rapide au constat de besoin de dissipation d’une puissance excédentaire.
[040] Avantageusement, on agence ledit système de gestion thermique pour commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement haute température, en pilotant au moins ladite première pompe de circulation que comporte ledit circuit de refroidissement haute température ou ladite deuxième pompe de circulation que comporte ledit circuit de chauffage de l’habitacle dudit véhicule pour gérer le flux à travers un aérotherme que comporte ledit groupe de climatisation de l’habitacle, en pilotant ladite première vanne et ladite deuxième vanne que comporte ledit circuit de refroidissement haute température, en pilotant ladite troisième pompe de circulation et ladite quatrième pompe de circulation et ladite troisième vanne ou/et ladite quatrième vanne que comporte ledit circuit de refroidissement basse température, un compresseur électrique de climatisation éventuel, un compresseur électrique de suralimentation éventuel d’au moins une dite source d’énergie, ledit premier réchauffeur électrique que comporte le circuit de chauffage de l’habitacle du véhicule, ledit deuxième réchauffeur électrique dudit stockeur électrochimique de motricité, ledit premier groupe motoventilateur que comporte ledit circuit de refroidissement haute température associé à un premier radiateur, ledit deuxième groupe motoventilateur que comporte ledit circuit de refroidissement basse température associé audit deuxième radiateur, ledit au moins un groupe motopropulseur électrique, ledit convertisseur courant continu/courant continu, ledit échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle.
[041] Ainsi le pilotage des pompes et des vannes du circuit haute température permet également une réaction rapide au constat de besoin de dissipation d’une puissance excédentaire.
[042] Avantageusement on remplace ou on seconde ledit circuit de chauffage de l’habitacle du véhicule par un circuit de thermorégulation à très basse température, dudit stockeur électrochimique de motricité, sous l’action dudit échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle.
[043] On optimise ainsi l’échange thermique dans le véhicule.
[044] Avantageusement, on raccorde ledit deuxième réchauffeur électrique dudit stockeur électrochimique de motricité, ou bien audit circuit de refroidissement basse température, ou bien audit circuit de thermorégulation à très basse température, pour procurer audit véhicule et/ou à ladite au moins une source d’énergie une source supplémentaire de dissipation de puissance sans impacter les autres composants.
[045] Ainsi on tire le meilleur parti de tous les composants thermiques existants pour dissiper la puissance excédentaire.
[046] L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : [Fig.1] illustre schématiquement un circuit de refroidissement haute température d’une pile à combustible, animé par une première pompe qui y propulse un fluide de refroidissement;
[Fig.2] illustre schématiquement un circuit de refroidissement basse température d’au moins un groupe motopropulseur électrique, constitué par une machine électrique, son onduleur et un réducteur, qui convertit en énergie mécanique faisant se mouvoir le véhicule l’énergie électrique fournie, ou par une pile à combustible dans une première variante de véhicule à pile à combustible, et/ou par un stockeur électrochimique de motricité, c’est-à-dire une batterie à haut voltage dont la température est régulée par un circuit de refroidissement à très basse température comportant un échangeur liquide de refroidissement/ réfrigérant d’habitacle dit chiller;
[Fig.3] illustre schématiquement un groupe de climatisation de l’habitacle avantageusement mis en oeuvre pour chaque variante de l’invention, comportant deux conduits distincts ;
[Fig.4] est un diagramme qui illustre l’activation de la fonction de dissipation de puissance au cours d’un trajet en descente;
[Fig.5] illustre une configuration du circuit de refroidissement haute température de [Fig.1 ] convenant à une première disposition, pour la première variante de pile à combustible, avec activation d’un premier réchauffeur, même en dehors de tout besoin de chauffer et/ou de dégivrer/désembuer l’habitacle ;
[Fig.6] illustre une configuration convenant à une deuxième disposition, pour la première variante de pile à combustible, où la puissance thermique générée par le premier réchauffeur dans le circuit de chauffage de l’habitacle n’est pas admise au sein du circuit de refroidissement haute température de la pile à combustible;
[Fig.7] illustre une troisième disposition particulièrement avantageuse de la première variante à pile à combustible ou d’une deuxième variante tout électrique dans un mode de fonctionnement «plein froid», en cas de demande importante de réfrigération de l’air fourni à l’habitacle et avec en même temps un besoin de dissipation important de puissance excédentaire; [Fig.8] illustre une quatrième disposition de la première variante avec pile à combustible, qui permet d’augmenter la dissipation de puissance thermique à travers un aérotherme grâce à sa traversée par de l’air de refroidissement plus froid, prélevé en aval de l’évaporateur du groupe de climatisation de l’habitacle;
[Fig.9] illustre une cinquième disposition de la première variante avec pile à combustible, avec découplage des circuits basse température et très basse température, et la limitation de la consigne de thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité à 50 °C;
[Fig.10] illustre une sixième disposition selon variante de celle de [Fig.9], avec forçage du refroidissement du stockeur électrochimique de motricité via l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle jusqu’à une température inférieure à 25°C, et dans laquelle le réchauffeur électrique du stockeur électrochimique de motricité est déconnecté du circuit de refroidissement très basse tôempérature et connecté au radiateur basse températre de refroidissement;
[Fig.11 ] illustre, dans une première disposition de la deuxième variante de véhicule tout électrique, le circuit de chauffage de l’habitacle du véhicule;
[Fig.12] illustre, pour la deuxième variante tout électrique, le circuit de refroidissement basse température d’au moins un groupe motopropulseur électrique;
[Fig.13] illustre une deuxième disposition de la deuxième variante tout électrique, selon la configuration alors prise par le groupe de climatisation de l’habitacle dans un mode de fonctionnement «plein froid», de façon similaire à [Fig.7];
[Fig.14] illustre une troisième disposition de la deuxième variante pour augmenter la dissipation de puissance thermique à travers l’aérotherme grâce à sa traversée par de l’air de refroidissement plus froid, prélevé en aval de l’évaporateur ;
[Fig.15] illustre un véhicule automobile apte à mettre en oeuvre le procédé selon l’invention, dans la première variante à pile à combustible, comportant un système de gestion thermique pilotant un circuit de refroidissement haute température associé à une pile à combustible, un circuit de chauffage de l’habitacle associé à un groupe de climatisation de l’habitacle, un circuit de refroidissement très basse température associé à un stockeur électrochimique de motricité, et un circuit de refroidissement basse température associé à au moins un groupe motopropulseur électrique;
- [Fig.16] illustre un véhicule automobile apte à mettre en oeuvre le procédé selon l’invention, dans la deuxième variante tout électrique, comportant un système de gestion thermique pilotant un circuit de chauffage de l’habitacle associé à un groupe de climatisation de l’habitacle, un circuit de refroidissement très basse température associé à un stockeur électrochimique de motricité, et un circuit de refroidissement basse température associé à au moins un groupe motopropulseur électrique.
[047] L’invention concerne un procédé de régulation énergétique en phase de longue descente d’un véhicule automobile 1000 hybride ou électrique comportant au moins une source d’énergie parmi une pile à combustible 10 pour une première variante de véhicule à pile à combustible ou une batterie 26 pour une deuxième variante de véhicule tout électrique, un système de gestion thermique 500 de la chaîne de traction associée à cette au moins une source d’énergie, et au moins un groupe de climatisation de l’habitacle 30 comportant une pluralité de volets de circulation d’air, et un circuit de chauffage 110 de l’habitacle.
[048] Le procédé selon l’invention prend en charge la nécessité de dissiper en puissance thermique, par les systèmes de gestion thermique du véhicule et de ses équipements, la puissance électrique excédentaire générée par le véhicule, notamment en longue descente. Dans ce cas avéré, une source de dissipation de puissance supplémentaire est mise en oeuvre pour augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques du véhicule.
[049] Cette source de dissipation de puissance supplémentaire est mise en oeuvre en consacrant l’aérotherme, lorsqu’il est inutile car contourné par l’air au sein du groupe de climatisation de l’habitacle HVAC, à la dissipation de puissance supplémentaire. L’aérotherme est traversé par un flux d’air, issu de l’extérieur ou de l’habitacle ou prélevé au sein du groupe de climatisation de l’habitacle HVAC, qui est ensuite rejeté à l’extérieur du groupe de climatisation de l’habitacle HVAC et de l’habitacle, dans l’environnement sous caisse ou sous capot.
[050] Le réchauffeur électrique du stockeur électrochimique de motricité est disposé en parallèle de l’échangeur fluide réfrigérant de l’habitacle/fluide de refroidissement, aussi appelé chiller, de refroidissement du stockeur électrochimique de motricité et de ce dernier, dont le circuit caloporteur très basse température est piloté, c’est-à-dire raccordé au circuit basse température de refroidissement ou dissocié du circuit basse température de refroidissement.
[051 ] Dans la première variante où le véhicule automobile 1000 est un véhicule de type électrique à pile à combustible FCEV, le procédé selon l’invention prend en charge la nécessité de dissiper en puissance thermique, par les systèmes de gestion thermique de la pile à combustible FC, la puissance électrique excédentaire générée par le véhicule et/ou par la pile à combustible.
[052] Dans ce cas avéré, une source de dissipation de puissance supplémentaire est mise en oeuvre pour :
- dissiper la puissance minimale générée par la pile à combustible fonctionnant au ralenti,
- augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques du véhicule,
- compenser la réduction de disponibilité des composants auxiliaires de la pile à combustible;
- augmenter le potentiel de refroidissement de la pile à combustible (en particulier de son empilement de cellules).
[053] Un dispositif additionnel permet toutefois de désaccoupler le système de gestion thermique de la pile à combustible d’au moins une boucle de liquide caloporteur du véhicule afin de ne pas perturber la régulation thermique de la pile à combustible et de nuire à sa durabilité.
[054] Dans le but d’augmenter la capacité de freinage régénératif l’invention propose une solution pour limiter la température, l’état de charge, et la tension de la batterie et présente un dispositif de couplage, pendant le freinage récupératif, du circuit de refroidissement de la pile à combustible avec au moins une boucle de liquide caloporteur du véhicule et avec le groupe de climatisation d’habitacle dans un mode de fonctionnement additionnel et dédié (avec l’aérotherme) permettant d’augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques du véhicule et d’augmenter le potentiel de refroidissement de la pile à combustible. Le réchauffeur électrique du stockeur électrochimique de motricité est raccordable tantôt aux circuits basse température ou très basse température et offre au véhicule et/ou à sa chaîne de traction une source supplémentaire de dissipation de puissance sans en impacter les autres composants.
[055] Le procédé gère les conditions d’entrée dans le mode de dissipation de la puissance électrique excédentaire générée par le véhicule, ainsi que les actions associées à réaliser.
[056] Le procédé gère les conditions d’entrée dans le mode de dissipation de la puissance électrique excédentaire générée par le véhicule et/ou par la pile à combustible dans la première variante, ainsi que les actions associées à réaliser.
[057] Dans la première variante, une vanne est disposée au sein du circuit de refroidissement du stack de la pile à combustible, sur la branche comportant l’échangeur thermique entre d’une part le liquide de refroidissement de l’empilement de cellules et d’autre part le liquide de refroidissement circulant dans au moins une des autres boucles fluidiques du véhicule ; cette vanne permet d’inhiber au besoin l’échange thermique associé afin de ne pas perturber la régulation thermique de l’empilement et de ne pas nuire à sa durabilité.
[058] Le groupe de climatisation 30 HVAC du véhicule 1000 comporte un circuit d'air additionnel, comportant une admission d'air et un pulseur dédiés, et qui débouche dans le circuit principal entre l’aérotherme et l'évaporateur, en aval du volet de distribution, une sortie d'air à l’extérieur du véhicule et un volet de pilotage de la sortie d’air, de sorte que le volet de distribution permet aussi à l'air issu du circuit d'air additionnel de passer ou non par l’aérotherme. L’extrémité de sortie d’un premier conduit additionnel débouche en amont de l’aérotherme via un volet dédié piloté. Un deuxième conduit, disposé en aval immédiat de l’aérotherme et dont une extrémité est également pilotée par un volet dédié, débouche dans l’environnement sous capot ou préférentiellement sous caisse, dans une zone en dépression afin de favoriser le dimensionnement du pulseur additionnel (saut de pression et débit d’air à fournir). L’aérotherme est alors dissocié de l’habitacle et mis à disposition pour dissiper une puissance thermique supplémentaire permettant d’augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques du véhicule et d’augmenter la capacité de dissipation thermique du véhicule.
[059] Dans la première variante à pile à combustible, l’aérotherme est disponible pour dissiper une puissance supplémentaire permettant de dissiper la puissance minimale générée par la pile à combustible fonctionnant au ralenti, d’augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques du véhicule permettant de compenser une réduction de disponibilité de composants auxiliaires de la pile à combustible sans nuire à leur fiabilité et durabilité, et d’augmenter la capacité de dissipation thermique du véhicule pour refroidir la pile à combustible.
[060] Des exemples non limitatifs de mise en oeuvre de la présente divulgation sont décrits ci-après, d'autres variantes de réalisation peuvent naturellement prendre diverses formes. Bien sûr, diverses caractéristiques illustrées et décrites en référence à l'une ou l'autre des figures peuvent être isolées, ou combinées avec des caractéristiques illustrées dans une ou plusieurs autres figures pour produire des réalisations qui ne sont pas explicitement illustrées ou décrites.
[061] [Fig.1 ] à [Fig.10] illustrent une architecture de refroidissement mise en oeuvre dans le cadre de l’invention pour la première variante avec pile à combustible, avec trois circuits caloporteurs.
[062] [Fig.1] détaille le circuit de refroidissement haute température 100 d’une pile à combustible 10, animé par une première pompe 11 qui y propulse un fluide de refroidissement de pile à combustible (en anglais « FC coolant ») de nature différente (par exemple eau glycolée de très faible conductivité électrique) du liquide de refroidissement mis en oeuvre dans les autres circuits.
[063] Ce circuit de refroidissement haute température 100 comporte également un radiateur haute température 12 qui est assisté d’un premier groupe motoventilateur 13 , ainsi que d’un conduit de bypass 14 disposé en parallèle du radiateur haute température 12. Une première vanne 15 répartit le débit de fluide de refroidissement de pile à combustible entre le conduit de bypass 14 et le radiateur haute température 12. Une autre branche 16 du circuit haute température, disposée en parallèle du conduit de bypass 14 et du radiateur haute température 12, porte un échangeur thermique 17 entre le fluide de refroidissement de pile à combustible et le liquide de refroidissement d’une autre boucle fluidique 110 décrite plus loin, et est commandée par une deuxième vanne 18 qui inhibe ou autorise (totalement ou partiellement) la circulation de fluide de refroidissement de pile à combustible à travers l’échangeur thermique 17 .
[064] Un premier conduit 21 et un deuxième conduit 22 émergent respectivement de l’empilement de cellules 19 (en anglais « FC stack ») de la pile à combustible 10 et du radiateur haute température 12, pour aboutir au sein d’une première boîte de dégazage 20. Différents aménagements sont envisageables; notamment le premier conduit 21 est avantageusement en aérien c’est-à-dire au-dessus du niveau maxi de fluide de refroidissement de pile à combustible dans la première boîte de dégazage 20, le deuxième conduit 22 est avantageusement agencé en sous-marin c’est-à-dire au-dessous du niveau mini de fluide de refroidissement de pile à combustible dans la première boîte de dégazage 20, l’alternative du deuxième conduit 22 en aérien étant également possible. Cette première boîte de dégazage 20 intègre avantageusement également les fonctions de déioniseur et de filtre à particules (ces fonctions pouvant en alternative être dissociées les unes des autres). Le retour 2011 du fluide de refroidissement de pile à combustible depuis la première boîte de dégazage 20 au sein du circuit haute température 100 s’effectue en amont immédiat de la première pompe 11 afin d’en assurer la pressurisation.
[065] [Fig.1 ] illustre aussi le circuit de chauffage 110 de l’habitacle du véhicule 1000, qui comporte une deuxième pompe 23 qui y propulse un liquide de refroidissement de type eau glycolée au travers d’un aérotherme 24 (formant un échangeur thermique entre ce liquide de refroidissement et l’air entrant dans l’habitacle) en amont duquel sont disposés un premier réchauffeur 25, par exemple de type électrique, activé afin de chauffer l’habitacle par ambiante froide, assistant ou non une pompe à chaleur (mise en oeuvre par une configuration particulière du circuit réfrigérant) non représentée, et l’échangeur thermique 17 .
[066] En alternative, le circuit de chauffage 110 de l’habitacle du véhicule peut être remplacé ou secondé par un circuit de thermorégulation 120, ou circuit à très basse température, d’un stockeur électrochimique de motricité 26 (en anglais HVB pour « High Voltage Battery ») c’est-à-dire une batterie à haut voltage. Dans une autre alternative encore, ce premier réchauffeur 25 peut être remplacé par un réchauffeur à air disposé dans un groupe de climatisation de l’habitacle 30 ou dans un conduit d’air débouchant dans l’habitacle du véhicule ; toutefois cette variante ne permet pas la dissipation de calories par ce réchauffeur à air dans le circuit de refroidissement haute température 100 de la pile à combustible 10, pour réchauffer l’empilement de cellules 19 de la pile à combustible ou dissiper de la puissance excédentaire dans ce circuit tel que visible en [Fig.5].
[067] [Fig.11] à [Fig.14] illustrent une architecture de refroidissement avec trois circuits caloporteurs mise en oeuvre dans le cadre de l’invention pour la deuxième variante tout électrique. Les exigences d’un tel véhicule (prestations véhicules, taille de la batterie notamment) ne sont pas les mêmes que pour un véhicule à pile à combustible selon la première variante.
[068] [Fig.11] illustre, pour la deuxième variante tout électrique, le circuit de chauffage 110 de l’habitacle du véhicule 1000, qui comporte une deuxième pompe 23 qui y propulse un liquide de refroidissement de type eau glycolée au travers d’un aérotherme 24 (formant un échangeur thermique entre ce liquide de refroidissement et l’air entrant dans l’habitacle) en amont duquel est disposé un premier réchauffeur 25, par exemple de type électrique, activé afin de chauffer l’habitacle par ambiante froide, assistant ou non une pompe à chaleur (mise en oeuvre par une configuration particulière du circuit réfrigérant) non représentée.
[069] En alternative, le circuit de chauffage 110 de l’habitacle du véhicule peut être remplacé ou secondé par un circuit de thermorégulation 120, ou circuit à très basse température, d’un stockeur électrochimique de motricité 26.
[070] En alternative encore, ce premier réchauffeur 25 peut être remplacé par un réchauffeur à air disposé dans un groupe de climatisation de l’habitacle 30 ou dans un conduit d’air débouchant dans l’habitacle du véhicule, sans changer la portée de l’invention.
[071] Pour la première variante à pile à combustible, [Fig.2] illustre un circuit de refroidissement basse température 130 d’au moins un groupe motopropulseur électrique 40, c’est-à-dire un ensemble constitué par une machine électrique, son onduleur et un réducteur (en anglais EDU « electric drive unit »), qui convertit l’énergie électrique fournie, ou par une pile à combustible 10 dans le cas d’un véhicule à pile à combustible, et/ou par un stockeur électrochimique de motricité 26 (en anglais HVB « high voltage battery ») c’est-à-dire une batterie à haut voltage, en énergie mécanique faisant se mouvoir le véhicule 1000.
[072] Ce circuit de refroidissement basse température 130 comporte une troisième pompe 27 qui y propulse un liquide de refroidissement au travers d’un radiateur basse température 28 assisté d’un deuxième groupe motoventilateur 29. Ce circuit de refroidissement basse température 130 assure également la thermorégulation de différents composants :
- s’il existe, le refroidisseur d’air de suralimentation 31 , refroidi par liquide de refroidissement (en anglais WCAC : « water-cooled charge air cooler ») de l’air d’alimentation, selon le cas de la pile à combustible 10 où ce refroidisseur 31 est nécessaire. La circulation du liquide de refroidissement à travers le refroidisseur d’air de suralimentation 31 WCAC est pilotée par une troisième vanne 32 ;
- le moteur électrique et l’onduleur du dispositif de suralimentation de l’air d’admission, notamment un compresseur à air électrique , selon le cas, de la pile à combustible 10;
- dans le cas d’un véhicule à pile à combustible, du premier convertisseur courant continu/courant continu 36 (en anglais DC/DC : « direct current/direct current ») de la pile à combustible 10;
- au moins un deuxième convertisseur courant continu/courant continu 37 ;
- au moins partiellement, du stockeur électrochimique de motricité 26 : au-delà d’une sollicitation donnée du stockeur électrochimique de motricité 26, et/ou d’une température ambiante donnée, cette branche est dissociée par une quatrième vanne 38 du circuit basse température 130, et la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26 est alors assurée par une dérivation du circuit réfrigérant (non illustré sur les figures) du véhicule 1000 via un échangeur liquide de refroidissement/ réfrigérant d’habitacle 41, dit chiller, au sein duquel le liquide de refroidissement est mû par une quatrième pompe 42 .
[073] Ces derniers composants sont avantageusement, mais non limitativement, disposés sur des branches du circuit en parallèle les unes des autres.
[074] Le circuit basse température 130 porte également un deuxième réchauffeur 43, par exemple de type électrique.
[075] Un troisième conduit 44 et un quatrième conduit 45 émergent respectivement du stockeur électrochimique de motricité 26 et du radiateur basse température 28 pour aboutir au sein d’une deuxième boîte de dégazage 46 (les deux préférentiellement en aérien : au-dessus du niveau maxi de liquide de refroidissement dans la deuxième boîte de dégazage 46) depuis laquelle le retour 4627 du liquide de refroidissement au sein du circuit basse température 130 s’effectue en amont immédiat de la troisième pompe 27 afin d’en assurer la pressurisation.
[076] Le circuit de refroidissement très basse température 120 du stockeur électrochimique de motricité 26 par l’échangeur 41 liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle, plus précisément liquide de refroidissement/fluide du circuit réfrigérant du système de climatisation du véhicule, dit chiller, est illustré en partie basse de [Fig.2].
[077] [Fig.12] illustre, pour la deuxième variante tout électrique, un circuit de refroidissement basse température 130 d’au moins un groupe motopropulseur électrique 40, c’est-à-dire un ensemble constitué par une machine électrique, son onduleur et un réducteur (en anglais EDU « electric drive unit »), qui convertit l’énergie électrique fournie par un stockeur électrochimique de motricité 26, c’est-à-dire une batterie à haut voltage (en anglais HVB « high voltage battery »), en énergie mécanique faisant se mouvoir le véhicule 1000.
[078] Ce circuit de refroidissement basse température 130 comporte une troisième pompe 27 qui y propulse un liquide de refroidissement au travers d’un radiateur basse température 28 assisté d’un deuxième groupe motoventilateur 29 . Ce circuit de refroidissement basse température 130 peut assurer également la thermorégulation de différents composants, ces composants étant préférentiellement mais non limitativement disposés sur des branches du circuit en parallèle les unes des autres, notamment d'au moins un deuxième convertisseur courant continu/courant continu 37, et, au moins partiellement, du stockeur électrochimique de motricité 26 : au-delà d’une sollicitation donnée du stockeur électrochimique de motricité 26 et/ou d’une température ambiante donnée, cette branche est dissociée par une quatrième vanne 38 du circuit basse température 130, et la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26 est alors assurée par une dérivation du circuit réfrigérant du véhicule via un échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 , dit chiller, au sein duquel le liquide de refroidissement est mû par une quatrième pompe 42.
[079] Le circuit basse température 130 porte également un deuxième réchauffeur 43, par exemple de type électrique.
[080] Un troisième conduit 44 et un quatrième conduit 45 émergent du stockeur électrochimique de motricité 26 et du radiateur basse température 28 pour aboutir au sein d’une deuxième boîte de dégazage 46 (les deux préférentiellement en aérien : au-dessus du niveau maxi de liquide de refroidissement dans la deuxième boîte de dégazage 46) depuis laquelle le retour 4627 du liquide de refroidissement au sein du circuit basse température 130 s’effectue en amont immédiat de la troisième pompe 27 afin d’en assurer la pressurisation.
[081] Le circuit de refroidissement très basse température 120 du stockeur électrochimique de motricité 26 par l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 , dit chiller, est illustré en partie basse de [Fig.2].
[082] Dans certains modes particuliers, le circuit de refroidissement basse température 130 et le circuit de refroidissement très basse température 120 cité plus haut peuvent être assemblés dans une même boucle fluidique, selon la configuration prise par la quatrième vanne 38, ou, dans d’autres cas, dissociés l’un de l’autre, par exemple lorsque l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 est utilisé pour refroidir le stockeur électrochimique de motricité 26. [083] [Fig.3] détaille un groupe de climatisation de l’habitacle 30 (HVAC) avantageusement mis en oeuvre pour chaque variante de l’invention. Un volet de recirculation 301 , actionné selon l’équipement du véhicule manuellement par les occupants du véhicule et/ou de façon automatique par la fonction de pilotage et de régulation de la qualité de l’air dans l’habitacle, sélectionne la composition de l’air aspiré par un pulseur 302, entre une provenance en totalité depuis l’habitacle 3010 (INT sur la figure) ou depuis l’extérieur 3030 (EXT sur la figure), dans ce cas, via un filtre à air 303 disposé en amont du volet de recirculation 301.
[084] Dans une première configuration, un évaporateur 304, que comporte le circuit réfrigérant, est implanté en aval et immédiatement à la sortie du pulseur 302 quel que soit le mode de fonctionnement du groupe de climatisation de l’habitacle 30 et du circuit réfrigérant. L’air à climatiser traverse alors l’évaporateur 304, même si la réfrigération est inactive ou si cette traversée n’est pas nécessaire (pertes de charge aérauliques de l’évaporateur 304 impactant la consommation électrique du pulseur 302 pour les vaincre).
[085] A l’aval immédiat de l’évaporateur 304 est disposé en partie basse locale ou globale un conduit d’évacuation 305 permettant d’évacuer à l’extérieur du véhicule les condensats produits lors du fonctionnement de la réfrigération (exemple : condensation sur l’évaporateur de l’humidité contenue dans l’air aspiré à l’extérieur) afin qu’ils ne tombent pas à l’intérieur de l’habitacle et, par exemple, n’en souillent la moquette et/ou ne génèrent une fausse alerte auprès des occupants faisant croire à une fuite du circuit caloporteur ou du circuit réfrigérant.
[086] Un deuxième volet de distribution 306 permet à l’air issu de l’évaporateur 304 (que le circuit de réfrigération soit actif ou non) de contourner ou non un aérotherme 24 (agencé conventionnellement pour assurer le chauffage de l’habitacle). Enfin, une dernière série de volets de distribution 309, 310, 311 , permet d’orienter le flux vers les différentes zones ciblées dans l’habitacle (zones vitrées à éventuellement dégivrer/désembuer, parties inférieures et/ou supérieures de l’habitacle) l’air issu de la chambre de mélange, en sortie des échangeurs thermiques (évaporateur 304, aérotherme 24). [087] L’invention s’appuie sur un conduit additionnel 312, qui est disposé entre une admission d’air 319 et l’amont de l’aérotherme 24, et est doté d’un pulseur additionnel 313, et fait contourner l’évaporateur 304 à l’air traversant ce conduit additionnel 312. L’extrémité d’entrée 319 du conduit additionnel 312 débouche préférentiellement en amont du volet de recirculation 301 , du côté de l’admission d’air extérieur 3030 afin de ne pas concurrencer, dans certains modes de fonctionnement, la réfrigération de l’habitacle et ne pas augmenter le bruit de l’aspiration d’air par les deux pulseurs 302 et 313, et en aval du filtre 303 pour ne pas introduire dans le groupe de climatisation de l’habitacle 30 et l’habitacle des poussières ou impuretés venant de l’extérieur. L’extrémité de sortie de ce conduit additionnel 312 débouche en amont de l’aérotherme 24 et est pilotée par un volet 314 dédié.
[088] Un deuxième conduit 315, disposé en aval immédiat de l’aérotherme 24 et dont une extrémité est également pilotée par un volet dédié 316, débouche dans l’environnement sous capot ou préférentiellement sous caisse, dans une zone en dépression afin de favoriser le dimensionnement du pulseur additionnel 313 (saut de pression et débit d’air à fournir).
[089] Le pilotage du groupe de climatisation de l’habitacle 30, plus particulièrement le contournement de l’évaporateur 304, repose notamment sur l’information relative au degré d’humidité présente dans l’habitacle et plus particulièrement au niveau des vitrages avant du véhicule (pare-brise et vitres latérales gauche et droite). Le principe décrit ci-avant s’applique aussi bien à un groupe de climatisation de l’habitacle 30 de type basique monozone ou de type dit «dual zone».
[090] Cet agencement particulier s’avère nécessaire en raison de la problématique de dissipation de puissance excédentaire par le réchauffeur. Sans ce groupe de climatisation ainsi agencé, la capacité de dissipation de puissance serait trop limitée, par les limitations induites pour le confort thermique habitacle. Cette approche permet de concilier des besoins aujourd’hui antagonistes.
[091] Dans la première variante à pile à combustible, cette approche permet aussi de réduire l’occurrence de faire fonctionner le compresseur à air électrique 350 de la pile à combustible 10 au-delà du besoin réel de la pile à combustible 10. [092] [Fig.4] présente l’activation de la fonction de dissipation de puissance au cours d’un trajet en descente. Cette figure est applicable aussi bien pour un véhicule à pile à combustible, que pour un véhicule tout électrique à batterie. La courbe en traits fins pointillés représente l’évolution de la pente de la route au cours du temps le long de ce trajet : celui-ci commence par une partie plane (à pente nulle) puis le véhicule s’engage (au franchissement de la première étoile S1 sur la courbe en traits fins pointillés) dans une longue descente (pente toujours négative le long de ce trajet). En conséquence, la puissance véhicule requise (trait continu épais) pour maintenir constante (à la consigne indiquée par le conducteur) la vitesse du véhicule est d’abord positive mais relativement faible tant que le véhicule évolue sur le plat, puis devient négative dès que le véhicule s’engage dans la pente.
[093] Cette puissance véhicule requise est déterminée en fonction des informations transmises par les fonctions de roue libre (dite « coasting ») et de contrôle de vitesse (vitesses consigne et réelle et accélération du véhicule, vitesses de rotation des roues, angle du volant, estimation de la masse du véhicule obtenue par l’information de branchement d’une remorque, ou autres), la position, la vitesse et l’enfoncement de la pédale de frein par le conducteur, ainsi que différentes puissances, ou bien puissances électriques de la pile à combustible dans le cas d’un véhicule à pile à combustible (puissance nette fournie, puissance minimale à dissiper au ralenti, puissance dissipable maximale déterminée en particulier en fonction des conditions de fonctionnement du compresseur à air électrique de la pile à combustible) ou de la batterie dans le cas d’un véhicule tout électrique à batterie.
[094] L’algorithme calcule un offset de couple pour compenser une pente ou une charge au couple à la roue. L’accélération véhicule en cours est limitée dans une plage mini/maxi compte-tenu de la vitesse véhicule. Une accélération supérieure à la borne maxi est alors due soit à une pente négative (descente) soit à une charge inférieure à la charge nominale. Inversement, une accélération inférieure à la borne mini est alors due soit à une pente positive (montée) soit à une charge supérieure à la charge nominale. La limite d’accélération est alors fixée comme étant la cible du contrôleur.
[095] Le trait mixte fin représente l’évolution temporelle de l’état de charge (dit « SoC », de l’anglais « state of charge >>) du stockeur électrochimique de motricité 26 : l’état de charge est légèrement décroissant tant que le véhicule évolue sur le plat, alors que le stockeur électrochimique de motricité 26 assisté ou non par la pile à combustible, fournit à au moins un groupe motopropulseur électrique (dit « EDU » de l’anglais « electric drive unit ») la puissance nécessaire pour faire se mouvoir le véhicule, et la puissance issue du freinage récupératif (trait continu fin) est alors nulle et la température du système de freinage à friction (trait mixte épais) est constante et faible (ce système n’étant alors pas sollicité).
[096] Alors que le véhicule s’engage et à mesure que le véhicule évolue dans la descente, la puissance issue du freinage récupératif augmente fortement puis demeure positive (trait continu fin) : en conséquence l’état de charge du stockeur électrochimique de motricité 26 augmente (trait mixte fin) jusqu’à l’atteinte d’un état de charge proche par valeur inférieure (seconde étoile S2) de l’état de charge maximal admissible par le stockeur électrochimique de motricité 26 (valeur comprise entre 85% et 97%) ; dans le même temps, la température du système de freinage à friction (trait mixte épais) augmente légèrement. Lorsque l’état de charge maximal admissible par le stockeur électrochimique de motricité 26 est atteint, ce dernier ne peut plus être chargé et son état de charge est maintenu constant; le système de freinage à friction prend alors le relais pour maîtriser la vitesse du véhicule et sa température augmente plus fortement. A une température proche par valeur inférieure (troisième étoile S3) de la température maximale (500°C à 600°C) accessible par le système de freinage à friction, le procédé de dissipation de puissance est activé (éclair S4 sur la courbe en traits pointillés épais) : jusqu’ici non sollicité (courbe plate : valeur de puissance à dissiper nulle), ce procédé requiert un niveau de puissance à dissiper positif, variable au fil du temps.
[097] Ainsi, l’activation de ce procédé s’effectue à la réunion des trois conditions de :
- déclivité : le seuil peut être fixé à strictement 0° d’angle ou 0% de pente, ou à toute valeur d’angle descendant ou de pente descendante ;
- d’acceptance de charge du stockeur électrochimique de motricité 26 : celle-ci se manifestant soit par une valeur d’état de charge élevée comme dans l’exemple précédent, supérieure à un seuil (seconde étoile S2), soit par une acceptance de charge réduite du stockeur électrochimique de motricité 26 due à sa température (afin de ne pas le dégrader par des courants de charge élevée, et éviter ainsi tout phénomène tel que « lithium plating » c’est-à-dire formation de lithium métallique autour de l’anode pendant la recharge, formation de dendrites, ou autre, en interne des cellules du stockeur électrochimique de motricité 26 ),
- et de température du système de freinage à friction, mesurée ou calculée.
[098] En alternative, l’activation du procédé de dissipation de puissance s’effectue à la réunion des deux premières conditions uniquement sans attendre l’atteinte d’un seuil de température du système de freinage.
[099] Dès son activation, le procédé de dissipation de puissance évalue en temps réel et de façon continue :
- d’une part, la puissance totale à dissiper, compte-tenu de la dynamique en cours du véhicule (notamment selon l’évolution de la vitesse) ;
- mais aussi, la puissance totale dissipable, à partir des conditions de fonctionnement nominales et en mode dégradé de fonctionnement des dissipateurs potentiels.
[100] Parmi ces dissipateurs, figurent notamment le compresseur électrique de climatisation, le réchauffeur électrique disposé sur le circuit de chauffage de l’habitacle du véhicule, le réchauffeur électrique du stockeur HVB, les pompes des circuits caloporteurs, les groupes motoventilateurs de refroidissement des circuits haute température et basse température/très basse température et du circuit réfrigérant, la (ou les) machine(s) électrique(s), et tous les convertisseurs courant continu/courant continu (DC/DC) ou onduleurs.
[101] Le compresseur électrique de climatisation n’est pas représenté sur les figures afin de ne pas les surcharger, ainsi que le circuit réfrigérant auquel appartient le chiller 41 c’est-à-dire l’échangeur fluide réfrigérant de l’habitacle/fluide de refroidissement (pour la partie fluide réfrigérant le traversant). Le fonctionnement du compresseur électrique de climatisation dépend des besoins de conditionner thermiquement l’habitacle et/ou le stockeur électrochimique de motricité 26 (l’un ou l’autre séparément ou les deux en même temps) via l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41, de la consigne de confort thermique ou dégivrage/désembuage de l’habitacle, de la température extérieure, de l’humidité relative, de la température du stockeur électrochimique 26 et de gradients thermiques inter- et intra-cellules, du courant et de l’intégrale du courant échangé au fil du temps passé à travers le stockeur électrochimique de motricité 26.
[102] Le fonctionnement du premier réchauffeur 25, notamment un réchauffeur électrique, disposé sur le circuit 110 de chauffage de l’habitacle du véhicule dépend, d’une part du débit et la température du liquide de refroidissement qui le traverse, et d’autre part de la disponibilité d’un potentiel de dissipation de cette puissance thermique.
[103] Quant au débit et la température du liquide de refroidissement qui le traverse, un tel premier réchauffeur 25 peut usuellement dissiper sa puissance nominale maximale jusqu’à une température donnée de liquide de refroidissement : par exemple 50° C à 60° C, puis cette puissance maximale dissipable diminue régulièrement à mesure que la température de liquide de refroidissement augmente. Il est donc judicieux d’avoir un potentiel de dissipation thermique de cette puissance, afin de réguler la température du liquide de refroidissement à travers ce réchauffeur à une valeur permettant la dissipation de sa puissance nominale maximale.
[104] Un potentiel de dissipation de cette puissance thermique est notamment disponible, à travers l’aérotherme 24 dans l’habitacle ou à l’air extérieur, selon les configurations prises par le groupe de climatisation de l’habitacle 30, notamment selon [Fig.3], (la deuxième pompe 23 étant active à pleine puissance ainsi qu’a minima le pulseur additionnel 313 du groupe de climatisation de l’habitacle 30 selon les contraintes de bruit de ventilation perceptible dans l’habitacle), et selon la température et débit d’air traversant l’aérotherme 24 (selon la consigne appliquée au pulseur 302 et au pulseur additionnel 313 du groupe de climatisation de l’habitacle 30).
[105] Dans la première variante de pile à combustible selon [Fig.1], la disponibilité d’un potentiel de dissipation de cette puissance thermique existe, à travers l’échangeur thermique 17 si la deuxième vanne 18 est ouverte, dans le circuit de refroidissement 100 dit haute température de la pile à combustible 10, qui le dissipe à l’air extérieur via le fonctionnement à puissance maximale de la première pompe 11 , via la position prise par la première vanne 15 qui autorise au liquide de refroidissement de la pompe à combustible la traversée du radiateur haute température 12 au débit maximal, et via le fonctionnement à la puissance maximale admissible du premier groupe motoventilateur 13, sous réserve d’une limitation à un seuil maximal notamment pour cause de nuisances sonores et vibratoires.
[106] La technologie et le fonctionnement du réchauffeur électrique 43 du stockeur électrochimique de motricité 26 sont analogues à ceux du réchauffeur électrique 25. Le potentiel de dissipation de puissance est rendu possible par le raccordement de ce deuxième réchauffeur 43 entre le circuit de refroidissement basse température 130 et le circuit de refroidissement très basse température 120.
[107] Dans la première variante de pile à combustible, les pompes des circuits caloporteurs (première pompe 11 , deuxième pompe 23 , troisième pompe 27, quatrième pompe 42) sont activées à pleine puissance afin de dissiper le maximum de puissance électrique excédentaire et assurer le refroidissement des composants dont le fonctionnement est intentionnellement dégradé et non efficient.
[108] Pour la deuxième variante tout électrique, les pompes (deuxième pompe 23, troisième pompe 27, quatrième pompe 42) des circuits caloporteurs sont activées à pleine puissance afin de dissiper le maximum de puissance électrique excédentaire et assurer le refroidissement des composants dont le fonctionnement est intentionnellement dégradé et non efficient.
[109] Les groupes motoventilateurs de refroidissement, référencés premier groupe motoventilateur13 du circuit haute température, et deuxième groupe motoventilateur 29 du circuit basse température/très basse température, et du circuit réfrigérant (non représenté) pour contribuer/assurer la condensation du fluide réfrigérant au sein du condenseur (lui aussi non représenté), sont également activés à leurs puissances maximales (afin de dissiper le maximum de puissance électrique excédentaire) admissibles (compte-tenu des contraintes acoustiques et vibratoires induites par leur fonctionnement et de leurs vitesses de rotation, les uns par rapports aux autres, compte-tenu de leurs dispositions relatives). [110] En ce qui concerne la (ou les) machine(s) électrique(s), leur opération est volontairement rendue inefficiente afin de dissiper le maximum de puissance électrique, au maximum de leur capabilité thermique (températures maximales du bobinage : isolant du bobinage, têtes de bobines; le cas échéant des aimants, ou autre) et du potentiel de dissipation thermique du circuit basse température 130. Le cas échéant, si le véhicule 1000 était au préalable en mode deux roues motrices, en traction FWD (de l’anglais «front wheel drive») ou en propulsion RWD (de l’anglais «rear wheel drive»), le mode AWD quatre roues motrices (de l’anglais «ail wheel drive» est enclenché, afin de dissiper davantage de puissance électrique.
[111] Il est possible de dissiper de la puissance au niveau de tous les convertisseurs courant continu/courant continu (DC/DC) ou onduleurs, en en augmentant la fréquence de commutation (transistors, diodes, IGBT, MOSFET) les pertes par commutations sont augmentées, donc davantage de puissance est dissipée. Ce mode de fonctionnement délibérément inefficace dépend de la température interne des composants de type semi-conducteurs et inductances, transformateurs, capacités, connectiques, câbles, busbars et circuits imprimés, et de la température de liquide de refroidissement traversant ces sous-systèmes (convertisseurs, onduleurs) au sein du circuit de refroidissement basse température 130.
[112] De façon générale, le fonctionnement électrique de tous ces dissipateurs dépend également de leur tension d’alimentation.
[113] A partir de la puissance totale à dissiper et compte-tenu de la puissance totale dissipable à travers les dissipateurs précédents, la disponibilité d’un potentiel de dissipation de cette puissance thermique existe à travers et compte-tenu de différentes configurations prises par le groupe de climatisation de l’habitacle 30 et les circuits caloporteurs haute température 100, basse température 130, très basse température 120, qui vont être décrites plus loin, le procédé de dissipation de puissance détermine alors la puissance restant à dissiper à travers les autres dissipateurs.
[114] Et en particulier dans la première variante de pile à combustible, le procédé de dissipation de puissance détermine alors la puissance restant à dissiper par le système pile à combustible et en particulier par le compresseur à air électrique de la pile à combustible 10, via son moteur électrique et l’onduleur non détaillés sur les figures.
[115] Le procédé de dissipation de puissance détermine la puissance restant à dissiper à travers les autres dissipateurs selon une hiérarchie qui est préférentiellement ainsi établie afin de limiter le recours à ce mode de fonctionnement sollicitant pour ces autres dissipateurs, en particulier pour le système pile à combustible dans la première variante de pile à combustible.
[116] En alternative, l’arbitrage peut être réalisé en parallèle et en réallouant la puissance effective à dissiper au prorata de la puissance dissipable.
[117] Ainsi, si la puissance à dissiper est inférieure ou égale à la somme des puissances dissipables par chacun des dissipateurs listés précédemment, alors dans la première variante de pile à combustible le système pile à combustible 10 et en particulier son compresseur électrique 35 n’est pas sollicité, et, ou bien un ordre est établi entre ces dissipateurs : le premier à 100% de sa puissance dissipable, puis le deuxième à 100% et ainsi de suite jusqu’à ce que la puissance à dissiper soit satisfaite, ou bien tous les dissipateurs sont sollicités à hauteur de leur puissance dissipable affectée du ratio entre la somme des puissances dissipables et la puissance à dissiper.
[118] De façon similaire, dans la première variante de pile à combustible, si la puissance à dissiper est supérieure à la somme des puissances dissipables par chacun des dissipateurs listés précédemment, alors le système pile à combustible est sollicité: tous les dissipateurs sont sollicités à hauteur de leur puissance dissipable. Le système pile à combustible détermine sa puissance maximale dissipable courante, compte-tenu de ses conditions de fonctionnement : température extérieure, altitude, chargement axial sur les paliers du moteur électrique du compresseur 35, températures internes au moteur électrique et à l’onduleur du compresseur, taux d’humidité de l’assemblage électrode-membrane ou MEA (de l’anglais « membrane electrode assembly »), température d’air à l’entrée de l’empilement de cellules de la pile à combustible compte-tenu du fonctionnement du refroidisseur d’air de suralimentation 31 WCAC, refroidi par eau, de refroidissement de l’air d’alimentation de la pile à combustible 10, température interne de l’empilement de cellules, pression de fonctionnement (éviter le pompage du compresseur), régime de rotation du compresseur (éviter tout surrégime), stœchiométrie. Et le système pile à combustible (en particulier, sa boucle d’air pilotée, incluant le compresseur à air électrique de la pile à combustible 10, le vannage nécessaire côté air admission et éventuellement la turbine du compresseur) est sollicité afin de dissiper le complément de puissance à dissiper.
[119] Pour la deuxième variante tout électrique, si la puissance à dissiper est inférieure ou égale à la somme des puissances dissipables par chacun des dissipateurs listés précédemment, alors, soit un ordre est établi entre ces dissipateurs : le premier à 100% de sa puissance dissipable, puis le deuxième à 100% et ainsi de suite jusqu’à ce que la puissance à dissiper soit satisfaite, soit tous les dissipateurs sont sollicités à hauteur de leur puissance dissipable affectée du ratio entre la somme des puissances dissipables et la puissance à dissiper. Si la puissance à dissiper est supérieure à la somme des puissances dissipables par chacun des dissipateurs listés précédemment, alors tous les dissipateurs sont sollicités à hauteur de leur puissance dissipable et les dispositions ci-après sont activées afin d’augmenter la puissance dissipable par les dissipateurs.
[120] Une autre alternative, illustrée en [Fig.4], consiste à identifier différents niveaux de puissance à dissiper (par exemple, quatre niveaux Niv1 , Niv2, Niv3, Niv4, comme en [Fig.4]) et d’associer, à chacun de ces niveaux, différentes stratégies de puissance dissipable, par exemple d’au moins un dissipateur donné pour le premier niveau, et addition d’au moins un dissipateur différent pour le deuxième niveau et ainsi de suite, ou alors des niveaux de dissipation variable pour au moins un dissipateur (exemple : opération inefficiente de la (ou des) machine(s) électrique(s)).
[121] Dans la première variante de pile à combustible, six dispositions présentées ci-après, non limitatives, peuvent être mises en oeuvre afin d’augmenter la puissance dissipable par les dissipateurs et ainsi réduire la puissance à dissiper par le système pile à combustible (en valeur absolue et occurrences de dissipation de puissance par la pile à combustible).
[122] [Fig.5] illustre une configuration convenant à une première disposition, pour la première variante de pile à combustible. Le premier réchauffeur 25 est activé, même en dehors de tout besoin de chauffer et/ou de dégivrer/désembuer l’habitacle, et est alimenté en puissance électrique excédentaire, qu’il transforme en une puissance thermique, que l’activation de la deuxième pompe 23 transporte au sein du circuit de chauffage de l’habitacle à travers l’aérotherme 24 et l’échangeur 17 entre le liquide de refroidissement de la pile à combustible et le liquide de refroidissement du circuit de chauffage 110. L’échangeur 17 transfère cette chaleur du circuit de chauffage 110 au circuit de refroidissement haute température 100 de la pile à combustible 10, lequel la dissipe à l’air extérieur : l’activation à sa puissance maximale de la première pompe 11 transfère cette puissance thermique au sein de l’empilement de cellules 19 de la pile à combustible 10 et à travers le radiateur haute température 12 où l’activation du premier groupe motoventilateur 13 transfère la chaleur à l’air ambient extérieur.
[123] [Fig.6] illustre une configuration convenant à une deuxième disposition, pour la première variante de pile à combustible. La puissance thermique générée par le premier réchauffeur 25 dans le circuit de chauffage de l’habitacle 110 n’est ici pas admise au sein du circuit de refroidissement haute température 100 de la pile à combustible 10. Dans ce cas, la deuxième vanne 18 est fermée de sorte à inhiber le transfert thermique depuis le liquide de refroidissement du circuit de chauffage 110 à travers l’échangeur 17 au liquide de refroidissement de la pile à combustible 10. Le circuit de refroidissement haute température 100 de la pile à combustible 10 adopte alors cette configuration explicitée en [Fig.6] afin de pouvoir activer à sa puissance maximale la première pompe 11 , et à sa puissance maximale admissible (compte-tenu des contraintes acoustiques et vibratoires induites) le premier groupe motoventilateur 13, sans pour autant refroidir l’empilement de cellules 19 de la pile à combustible qui est alors opérationnel au ralenti ou en stand-by ou off, le radiateur haute température 12 étant alors bypassé par le liquide de refroidissement de la pile à combustible.
[124] Dans la première variante à pile à combustible dans la deuxième configuration de [Fig.6], la puissance électrique excédentaire, transformée en puissance thermique par le premier réchauffeur 25 alors actif du circuit de chauffage de l’habitacle 110, ne peut pas être dissipée à travers l’échangeur 17 dans le circuit de refroidissement haute température 100 de la pile à combustible 10. Il est possible, toujours dans cette configuration, compte- tenu des modes de fonctionnement conventionnels d’un groupe de climatisation de l’habitacle selon l’art antérieur, de ne pas être en mesure de pouvoir dissiper à travers l’aérotherme cette puissance thermique, si elle est susceptible de dégrader le confort thermique et/ou le désembuage/dégivrage de l’habitacle. Dans ce cas, ce premier réchauffeur 25 est désactivé, sa puissance dissipable courante est reportée nulle, et la chaîne de traction perd une opportunité de dissipation de puissance.
[125] Pour la deuxième variante tout électrique, cinq dispositions présentées ci-après, non limitatives, peuvent être mises en oeuvre afin d’augmenter la puissance dissipable par les dissipateurs.
[126] [Fig.11] illustre une configuration convenant à une première disposition, pour la deuxième variante tout électrique. Le premier réchauffeur 25 est activé, même en dehors de tout besoin de chauffer et/ou de dégivrer/désembuer l’habitacle, et est alimenté en puissance électrique excédentaire, qu’il transforme en une puissance thermique, que l’activation de la deuxième pompe 23 transporte au sein du circuit de chauffage de l’habitacle à travers l’aérotherme 24.
[127] Pour la deuxième variante tout électrique, la puissance électrique excédentaire, transformée en puissance thermique par le premier réchauffeur 25 alors actif du circuit de chauffage 110 de l’habitacle, peut ne pas pouvoir être dissipée à travers l’aérotherme 24, compte-tenu des modes de fonctionnement conventionnels d’un groupe de climatisation de l’habitacle selon l’art antérieur, si elle est susceptible de dégrader le confort thermique et/ou le désembuage/dégivrage de l’habitacle. Dans ce cas, ce premier réchauffeur 25 est désactivé, sa puissance dissipable courante est reportée nulle, et la chaîne de traction perd une opportunité de dissipation de puissance.
[128] Dans la première variante à pile à combustible dans la deuxième configuration illustrée en [Fig.6], le groupe de climatisation de l’habitacle 30 conforme à la présente invention adopte le mode de fonctionnement illustré selon une troisième disposition en [Fig.7], alors que le groupe de climatisation de l’habitacle 30 est en mode «plein froid» pour répondre à une demande importante de réfrigération de l’air fourni à l’habitacle.
[129] Il en est de même pour la deuxième variante tout électrique dans la configuration de la première disposition selon [Fig.11], le groupe de climatisation de l’habitacle 30 adopte le mode de fonctionnement illustré dans une deuxième disposition similaire à [Fig.7].
[130] Ce mode de fonctionnement « plein froid » convient aussi bien à la première variante à pile à combustible, et à la deuxième variante tout électrique à batterie.
[131] L’aérotherme 24 n’est alors pas inutilisé (comme c’est le cas dans l’état de l’art, car totalement by-passé par l’air traversant le groupe de climatisation de l’habitacle 30) mais au contraire est utilement consacré à la dissipation de puissance thermique d’origine électrique excédentaire générée par le véhicule en descente.
[132] Ainsi, un groupe de climatisation de l’habitacle 30 conforme à la présente invention, tout en assurant la réfrigération alors requise de l’habitacle, irrigue en parallèle l’aérotherme 24 par un flux d’air issu de l’extérieur 3030 ou recirculé de l’habitacle 3010, ce flux d’air étant ensuite, en aval de l’aérotherme 24, rejeté à l’extérieur du groupe de climatisation de l’habitacle 30 et de l’habitacle, dans l’environnement sous caisse ou sous capot par un deuxième conduit 315, sans dégrader le confort acoustique, olfactif et thermique alors prodigué dans l’habitacle.
[133] Un groupe de climatisation de l’habitacle 30 permet ainsi d’apporter une dissipation de puissance supplémentaire (sans mettre en oeuvre un échangeur thermique additionnel) rendue disponible grâce à la traversée de l’aérotherme par un flux d’air. A contrario, dans la même situation de vie, un groupe de climatisation de l’habitacle HVAC selon l’art antérieur n’exploite pas ces potentiels d’échange thermique et de dissipation de puissance supplémentaires puisque l’aérotherme y est totalement by-passé par l’air traversant le groupe de climatisation de l’habitacle HVAC, totalement consacré à la réfrigération de l’habitacle.
[134] [Fig.7] illustre la troisième disposition particulièrement avantageuse de la première variante à pile à combustible, et la deuxième disposition similaire de la deuxième variante tout électrique, dans chaque cas selon la configuration alors prise par le groupe de climatisation de l’habitacle 30 selon l’invention dans ce mode de fonctionnement «plein froid», en cas de demande importante de réfrigération de l’air fourni à l’habitacle et avec en même temps un besoin de dissipation important de puissance excédentaire. La réfrigération est alors active et le volet de recirculation 301 dirige l’air vers l’évaporateur 304 en totalité à partir de l’admission 3010 d’air recirculé de l’habitacle. Cette position du volet de recirculation 301 met en communication l’admission d’air du conduit additionnel 312 contournant l’évaporateur 304 avec l’admission d’air extérieur 3030 en aval du filtre 303. Cette position du volet de recirculation 301 initie la circulation à travers le groupe de climatisation de l’habitacle 30 de deux flux d’air distincts, qui ne se mélangent pas.
[135] Si selon une autre architecture non préférentielle, l’admission d’air du conduit additionnel 312 contournant l’évaporateur 304 est disposée en aval du volet de recirculation 301 , au travers d’un volet supplémentaire disposé entre le volet de recirculation 301 et le pulseur conventionnel 302 et alors ouvert, alors le conduit additionnel 312 de contournement de l’évaporateur 304 et le conduit 3040 convoyant l’air vers l’évaporateur 304 sont alimentés tous deux, via le même conduit amont en aval du volet de recirculation 301 , par de l’air recirculé de l’habitacle 3010. Ainsi, selon cette architecture, le conduit additionnel 312 de contournement de l’évaporateur 304 (pour la dissipation de puissance excédentaire) et le conduit 3040 convoyant l’air vers l’évaporateur 304 (pour la réfrigération de l’habitacle) sont en concurrence, nécessitant d’augmenter en conséquence les régimes de rotation des pulseurs conventionnel 302 et additionnel 313 (avec pour effet notamment d’augmenter en conséquence le bruit de l’aspiration d’air par les deux pulseurs 302 et 313) pour a minima maintenir le débit d’air réfrigéré à travers l’habitacle : il s’agit donc d’une architecture non préférentielle.
[136] Dans ce mode de fonctionnement «plein froid», en cas de demande importante de réfrigération de l’air fourni à l’habitacle et avec en même temps un besoin de dissipation de puissance important, les pulseurs conventionnel 302 et additionnel 313 sont activés et un volet 314 assurant le débouché du conduit additionnel 312 de contournement de l’évaporateur 304 dans la chambre de mélange 3070 du groupe de climatisation de l’habitacle 30 en amont de l’aérotherme 24, est ouvert. Le volet 306 assurant conventionnellement le contournement de l’aérotherme 24 par l’air issu de l’évaporateur 304 occupe alors une position telle que tout le flux d’air issu de l’évaporateur 304 contourne l’aérotherme 24 et que le flux d’air issu du conduit additionnel 312 de contournement de l’évaporateur 304 traverse en totalité l’aérotherme 24. Le volet 316 libère la connexion fluidique d’air en aval de l’aérotherme 24 vers un deuxième conduit 315 débouchant en sous capot ou préférentiellement sous la caisse. Ainsi, le flux d’air réchauffé à la traversée de l’aérotherme 24 est évacué à l’extérieur du groupe de climatisation de l’habitacle 30 et de l’habitacle, dans l’environnement sous capot ou sous caisse, sans être aucunement mélangé, en aval de l’aérotherme 24, au flux d’air ayant en parallèle traversé l’évaporateur 304 pour y être refroidi avant son introduction dans l’habitacle via les conduits «tête» 311 et/ou «pieds» 310 et/ou «désembuage/dégivrage» 309 selon la position prise par les volets de distribution d’air associés. Cette configuration prise par le groupe de climatisation de l’habitacle 30 dans le mode de fonctionnement «plein froid», notamment par la position prise par le volet de recirculation 301 , réalise à travers le groupe de climatisation de l’habitacle 30 deux circuits d’air distincts, indépendants, qui ne se mélangent pas.
[137] [Fig.8] illustre la configuration d’une quatrième disposition de la première variante avec pile à combustible ou d’une troisième disposition de la deuxième variante tout électrique, qui permet d’augmenter la dissipation de puissance thermique à travers l’aérotherme 24 grâce à sa traversée par de l’air de refroidissement plus froid, prélevé en aval de l’évaporateur 304, et qui permet d’augmenter la charge appliquée au compresseur de climatisation à iso-besoin modéré de réfrigération de l’habitacle.
[138] Dans cette configuration, le groupe de climatisation de l’habitacle 30, tout en assurant la réfrigération alors requise de l’habitacle, irrigue en parallèle l’aérotherme 24 par un flux d’air froid prélevé en aval de l’évaporateur 304, ce flux d’air étant également rejeté, en aval de l’aérotherme 24, dans l’environnement sous caisse ou sous capot, par le deuxième conduit 315. La réfrigération est alors active et le volet de recirculation 301 dirige l’air vers l’évaporateur 304 en totalité à partir de l’admission d’air recirculé de l’habitacle 3010. Cette position du volet de recirculation 301 met en communication l’admission d’air du conduit additionnel 312 contournant l’évaporateur avec l’admission d’air extérieur 3030 en aval du filtre 303. Les pulseurs conventionnel 302 et additionnel 313 sont activés et le volet 314 assurant le débouché du conduit additionnel 312 de contournement de l’évaporateur 304 dans la chambre de mélange 3070 du groupe de climatisation de l’habitacle 30 en amont de l’aérotherme 24, est ouvert. Le volet 306 qui assure conventionnellement le contournement de l’aérotherme 24 par l’air issu de l’évaporateur 304 occupe alors une position telle que le flux d’air frais issu de l’évaporateur 304 se répartit entre une première partie débouchant dans l’habitacle via les conduits 311 «tête» et/ou 310 «pieds» et/ou 309 «désembuage/dégivrage» selon la position prise par les volets de distribution d’air associés, et une deuxième partie débouchant dans la chambre de mélange 3070 en amont de l’aérotherme 24, se mélangeant au flux d’air issu du conduit additionnel 312 de contournement de l’évaporateur 304, le flux d’air issu de ce mélange traversant ensuite en totalité l’aérotherme 24.
[139] En variante, le pulseur additionnel 313 est inactif, et le volet 314 assurant le débouché du conduit additionnel de contournement de l’évaporateur dans la chambre de mélange 3070 du groupe de climatisation de l’habitacle 30 en amont de l’aérotherme 24 est fermé, de sorte que la deuxième partie du flux d’air frais issu de l’évaporateur 304 traverse l’aérotherme 24 sans subir de mélange avec l’air issu du conduit additionnel 312.
[140] En aval de l’aérotherme 24, le volet 316 associé libère la connexion fluidique d’air vers le deuxième conduit 315 débouchant en sous capot ou préférentiellement sous la caisse. Ainsi, le flux d’air réchauffé à la traversée de l’aérotherme 24 est évacué à l’extérieur du groupe de climatisation de l’habitacle 30 et de l’habitacle, dans l’environnement sous capot ou sous caisse, sans être aucunement mélangé, en aval de l’aérotherme 24, au flux d’air ayant en parallèle traversé l’évaporateur 304 pour y être refroidi avant son introduction dans l’habitacle via les conduits 311 «tête» et/ou 310 «pieds» et/ou 309 «désembuage/dégivrage» selon la position prise par les volets de distribution d’air associés.
[141] Cette configuration prise par le groupe de climatisation de l’habitacle 30 dans le mode de fonctionnement «plein froid», notamment par la position prise par le volet de recirculation 301 , réalise à travers le groupe de climatisation de l’habitacle 30 deux circuits d’air distincts qui ne se mélangent pas. [142] En variante de la configuration illustrée en [Fig.8], prise par le groupe de climatisation de l’habitacle 30 dans le mode de fonctionnement «plein froid», pour une demande importante de réfrigération de l’air fourni à l’habitacle et avec en même temps un besoin de dissipation de puissance important, l’air traversant l’évaporateur 304 est aspiré depuis l’extérieur 3030 à travers le filtre 303.
[143] En variante des configurations précédentes, illustrées en [Fig.7] et [Fig.8], prises par le groupe de climatisation de l’habitacle 30, pour une demande importante de réfrigération de l’air fourni à l’habitacle et avec en même temps un besoin de dissipation de puissance important, l’air traversant l’évaporateur 304 est aspiré depuis l’extérieur 3030 à travers le filtre 303.
[144] La mise en oeuvre simultanée des configurations illustrées en [Fig.5] et [Fig.7] ou [Fig.8] permet d’assister le refroidissement de la pile à combustible 10 lorsqu’elle fournit une puissance élevée en conditions environnantes sévères. Dans ce cas, le premier réchauffeur 25 du circuit de chauffage 110 de l’habitacle est inactif et la deuxième vanne 18 est ouverte. Ainsi le liquide de refroidissement de la pile à combustible, chaud, issu de l’empilement de cellules 19, traverse en parallèle le radiateur haute température 12 à travers lequel il dissipe à l’air extérieur ses calories (premier groupe motoventilateur 13 actif ou non), et l’aérotherme 24 qui, grâce à la disposition prise par le groupe de climatisation de l’habitacle 30, procure au véhicule 1000, via le circuit haute température 100, une source de dissipation de puissance thermique supplémentaire à l’air extérieur, sans impacter le confort thermique dans l’habitacle.
[145] Ainsi, une mise en oeuvre simultanée des configurations illustrées en [Fig.11], [Fig.7] et [Fig.8] dans la deuxième variante tout électrique, permet d’assister la dissipation de puissance excédentaire générée par le véhicule en y dédiant l’aérotherme 24 qui, grâce à la disposition prise par le groupe de climatisation de l’habitacle 30, procure au véhicule 1000, via le crchitô de chauffage 110, une source de dissipation de puissance thermique supplémentaire à l’air extérieur, sans impacter le confort thermique dans l’habitacle.
[146] Les dispositions qui suivent, adoptées simultanément aux précédentes, augmentent la capacité de dissipation de puissance excédentaire de la chaîne de traction, en mettant à cette fin en œuvre les circuits basse température 130 et très basse température 120. Ne sont explicitées ici que les configurations spécifiquement développées dans le cadre de l’invention ; les configurations conventionnelles assurant la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26 et le refroidissement des autres composants portés par ces circuits ne sont pas illustrées ni décrites puisque connues de l’état de l’art.
[147] Dans la première variante relative aux véhicules de type électrique à pile à combustible FCEV, [Fig.9] illustre une cinquième disposition selon une configuration adaptée à des conditions de fonctionnement du véhicule telles qu’il faille activer le procédé de dissipation de puissance excédentaire, la quatrième vanne 38 découple les circuits basse température 130 et très basse température 120, et la consigne de thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26 est portée à une température telle qu’après mise en œuvre du procédé de dissipation de puissance excédentaire, la température du stockeur électrochimique de motricité 26 n’excède pas 50° C, compte-tenu que le stockeur électrochimique de motricité 26 n’échange alors pas de courant. Cette configuration active alors en même temps et de façon délibérément inefficiente le réchauffeur électrique 43 du stockeur électrochimique de motricité 26 et le compresseur de climatisation que comporte le circuit de réfrigération du véhicule afin, via le deuxième réchauffeur 43 qui réchauffe une portion de liquide de refroidissement très basse température qui le traverse à l’issue de la quatrième pompe 42 et la quatrième vanne 38, et via l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 qui refroidit l’autre portion de liquide de refroidissement très basse température qui le traverse à l’issue de la quatrième pompe 42 et la quatrième vanne 38, de fournir en entrée du stockeur électrochimique de motricité 26 le liquide de refroidissement très basse température à la température voulue afin d’assurer la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26 à la consigne attendue.
[148] Dans la deuxième variante tout électrique, [Fig.13] illustre une quatrième disposition selon une configuration adaptée à des conditions de fonctionnement du véhicule telles qu’il faille activer le procédé de dissipation de puissance excédentaire, la quatrième vanne 38 découple les circuits basse température 130 et très basse température 120, et la consigne de thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26 est portée à une température telle qu’après mise en oeuvre du procédé de dissipation de puissance excédentaire, la température du stockeur électrochimique de motricité 26 n’excède pas 50°C, compte-tenu que le stockeur électrochimique de motricité 26 n’échange alors pas de courant.
[149] Cette configuration active alors en même temps et de façon délibérément inefficiente le réchauffeur électrique 43 du stockeur électrochimique de motricité 26 et le compresseur de climatisation que comporte le circuit de réfrigération du véhicule afin, via le deuxième réchauffeur 43 qui réchauffe une portion de liquide de refroidissement très basse température qui le traverse à l’issue de la quatrième pompe 42 et la quatrième vanne 38, et via l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 qui refroidit l’autre portion de liquide de refroidissement très basse température qui le traverse à l’issue de la quatrième pompe 42 et la quatrième vanne 38, de fournir en entrée du stockeur électrochimique de motricité 26 le liquide de refroidissement très basse température à la température voulue afin d’assurer la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26 à la consigne attendue.
[150] Dans la première variante relative aux véhicules de type électrique à pile à combustible FCEV, et la cinquième disposition selon [Fig.9], le circuit basse température adopte une configuration connue de l’état de l’art, toutefois avec sa troisième pompe 27 activée à sa consigne maximale, non seulement afin de dissiper une partie de la puissance excédentaire, mais aussi afin d’assurer le refroidissement, en particulier de la (ou des) machine(s) électrique(s) 40 utilisée(s) volontairement de façon inefficiente afin d’en augmenter les pertes, de tous les convertisseurs DC/DC ou onduleurs, eux aussi utilisés de manière délibérément inefficace par exemple en en augmentant les pertes par commutation, et du moteur et de l’onduleur du compresseur à air électrique de la pile à combustible 10, mis en oeuvre à sa puissance maximale admissible.
[151] En alternative, le réchauffeur électrique 43 du stockeur électrochimique de motricité 26 et le compresseur de climatisation du circuit de réfrigération sont activés, au titre de la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26, alternativement. Par exemple, dans un premier temps le réchauffeur électrique 43 est actif et le compresseur de climatisation est inactif (au titre de la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26, mais il peut l’être au titre de l’ambiance thermique dans l’habitacle) de sorte que la température du stockeur électrochimique de motricité 26 atteigne un seuil de température compris entre 45 °C et 50° C, puis dans un second temps le réchauffeur électrique 43 est désactivé et le compresseur de climatisation est activé, au titre de la thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26, afin d’abaisser la température du stockeur électrochimique de motricité 26 jusqu’à un seuil de température compris entre 25 °C et 35 °C, et ainsi de suite le cas échéant jusqu’à la sortie du mode de dissipation de puissance.
[152] Dans cette configuration de cette cinquième disposition, le réchauffeur électrique 43 du stockeur électrochimique et l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 ou chiller sont associés en parallèle au sein du circuit très basse température 120 afin d’y minimiser les pertes de charge hydrauliques. En variante non préférentielle (puisque ne permettant pas de réaliser la sixième disposition présentée plus bas), le deuxième réchauffeur 43 et le chiller, c’est-à-dire l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 , peuvent être associés en série sans changer la portée de l’invention.
[153] Dans la deuxième variante tout électrique, et la quatrième disposition selon [Fig.13], le circuit basse température adopte une configuration similaire.
[154] Dans la première variante relative aux véhicules de type électrique à pile à combustible FCEV, [Fig.10] illustre une sixième disposition selon une configuration qui est une variante de celle de [Fig.9]. Dans des conditions de fonctionnement du véhicule telles qu’il faille activer le procédé de dissipation de puissance excédentaire, il peut s’avérer pertinent, alors que le stockeur électrochimique de motricité 26 n’échange alors pas de courant, d’en forcer le refroidissement via l’échangeur liquide de refroidissement/réfrigérant d’habitacle 41 ou chiller jusqu’à une température suffisamment basse (par exemple dans une plage de 10°C à 25 °C) afin de consommer, via l’activation du compresseur de climatisation du circuit de réfrigération du véhicule, de la puissance électrique excédentaire et ainsi, par la masse thermique (produit de la masse et de la capacité thermique du stockeur électrochimique de motricité 26), retarder un futur besoin de thermorégulation du stockeur électrochimique de motricité 26.
[155] Dans le même temps, le réchauffeur électrique 43 du stockeur électrochimique de motricité 26 est déconnecté par la quatrième vanne 38 du circuit très basse température 120, connecté au circuit basse température 130 et activé afin lui aussi de consommer de façon délibérément inefficiente de la puissance électrique excédentaire. Ce deuxième réchauffeur 43 est alors connecté par la quatrième vanne 38 au circuit basse température 130 en parallèle des autres composants présents sur ce circuit basse température 130, afin que la puissance thermique dégagée par le réchauffeur 43 soit directement dissipée à l’air ambiant via le radiateur basse température 28 et le deuxième groupe motoventilateur 29 préférentiellement actif (en compromis entre sa consommation de puissance électrique et ses émissions acoustiques et vibratoires) afin lui aussi de consommer de la puissance excédentaire, sans que les calories ainsi dissipées dans le liquide de refroidissement basse température ne gênent le refroidissement de ces autres composants présents sur le circuit basse température 130.
[156] Ces dispositions de la première variante relative aux véhicules de type électrique à pile à combustible FCEV, dans la sixième disposition selon [Fig.10], sont applicables à la deuxième variante tout électrique selon une cinquième disposition illustrée en [Fig.14], qui est une variante de sa quatrième disposition selon [Fig.13].
[157] Le procédé selon l’invention assure une fonction de confort et de satisfaction client. Naturellement, le système de freinage conventionnel doit rester conçu pour assurer la sécurité critique.
[158] Le système de gestion thermique 500 se greffe avantageusement sur la base matérielle de tout système de gestion thermique d’un véhicule actuel, utilise les informations provenant des mêmes capteurs (température de liquide réfrigérant, de liquide de refroidissement, d’huile), et les mêmes actionneurs, et comporte des moyens de commande des pompes, des vannes de circulation simples ou multivoies, des groupes motoventilateurs, des volets de circulation dans le circuit de climatisation d’habitacle, et de mise en fonctionnement ou à l’arrêt des différents dissipateurs utilisables.
[159] Les processus, méthodes ou algorithmes mentionnés ici peuvent être fournis ou mis en oeuvre par un dispositif de traitement, un contrôleur, un calculateur ou un ordinateur, qui peut inclure toute unité de contrôle électronique programmable existante ou dédiée. De même, les processus, méthodes ou algorithmes peuvent être stockés sous forme de données et d'instructions exécutables par un contrôleur, un calculateur ou un ordinateur sous de nombreuses formes, y compris, sans s'y limiter, des informations stockées de façon permanente sur des supports de stockage non inscriptibles, tels que les périphériques ROM et les informations stockées de manière parallèle sur des supports de stockage accessibles en écriture tels que les disquettes, les bandes magnétiques, les CD, les DVD, les périphériques RAM et autres supports magnétiques et optiques. Les processus, méthodes ou algorithmes peuvent également être implémentés dans un objet exécutable logiciel. Par ailleurs, les processus, méthodes ou algorithmes peuvent être incorporés en tout ou en partie à l'aide de composants matériels appropriés, tels que des circuits intégrés spécifiques à l'application (ASIC), des baies programmables (FPGA), des machines d'état, des contrôleurs ou d'autres composants ou périphériques matériels, ou une combinaison de composants matériels, logiciels et micrologiciels.
[160] L’invention ne se limite pas aux réalisations, aux moyens et aux configurations décrits ci-dessus. L’invention s’étend également à tous les moyens, configurations, et réalisations équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opératoire de ces moyens, configurations et réalisations. Les modes et exemples de réalisation décrits ci -dessus offrent des avantages particuliers, et ne sont pas limitatifs de la mise en oeuvre de l’invention.
[161] Dans la variante où le véhicule automobile 1000 est un véhicule de type électrique à pile à combustible (FCEV), la puissance électrique minimale générée par la pile à combustible peut être dissipée sous forme de puissance thermique dégagée à l’extérieur du véhicule si aucun consommateur électrique n’est alors en mesure de la prendre en charge. Le véhicule dispose d’une source supplémentaire de dissipation de puissance, disponible en permanence, par exemple pour dissiper la puissance électrique minimale générée par une pile à combustible. Cette puissance peut alors être dissipée sous forme de puissance thermique dégagée à l’extérieur du véhicule, si aucun consommateur électrique n’est alors en mesure de la prendre en charge, ce qui réduit les cycles d’arrêt/redémarrage de la pile à combustible et en augmente donc la durabilité. L’empilement de cellules de la pile à combustible est protégé de toute perturbation de sa régulation thermique. La pile à combustible et en particulier son empilement de cellules dispose avantageusement d’une deuxième source de refroidissement. Le procédé mis en oeuvre réduit ou annule le recours à un fonctionnement sévérisant pour le compresseur à air électrique de la pile à combustible, ce qui en augmente la durabilité. La pile à combustible, et en particulier son empilement de cellules, dispose d’une deuxième source de refroidissement (l’aérotherme via le groupe de climatisation de l’habitacle à l’extérieur) ajoutant relativement peu de composants au système connu de l’état de l’art.
[162] La mise en oeuvre de l’invention nécessite peu de constituants particuliers, le choix d’un groupe de climatisation selon FR3070315 B1 est avantageux pour toutes les variantes de chaîne de traction du véhicule. Les architectures de boucles fluidiques illustrées par les figures permettent de dissiper explicitement inefficacement de la puissance électrique.
[163] Notamment pour la première variante à pile à combustible une boucle fluidique séparée 110 comporte le premier réchauffeur 25 et l’aérotherme 24 avec l’échangeur liquide/liquide 17 avec le circuit de refroidissement haute température 100.
[164] Ou encore pour la première variante à pile à combustible et la deuxième variante tout électrique la disposition du réchauffeur 43 disposé entre les circuits de refroidissement basse température 130 et très basse température 120 permet de dissiper la puissance thermique générée au sein du réchauffeur 43 (par la puissance électrique excédentaire), soit à travers le radiateur basse température 28 (en parallèle des autres organes de la boucle, pour ne pas les impacter), soit dans le circuit de refroidissement très basse température 120 (activation simultanée ou alternative avec l’échangeur liquide/ réfrigérant 41 : chauffer et refroidir en même temps ou alternativement, stocker de la chaleur et/ou du froid dans le stockeur électrochimique de motricité 26 grâce à sa grande masse thermique).
[165] D’où la mise en oeuvre de vannes et de conduits additionnels. Tout risque sécuritaire de surchauffe, dégradation, inflammation, ébullition du système de freinage à friction du véhicule, et d’accident, est écarté, et le véhicule dispose ainsi d’un potentiel accru de longues distance ou durée de roulage en descente.
[166] Le procédé ici décrit assure une fonction de confort et de satisfaction client, mais pas la fonction de sécurité critique, pour laquelle le système de freinage conventionnel doit être conçu.
[167] Dans l’art antérieur, les véhicules électriques et/ou à pile à combustible disposent conventionnellement d’une résistance électrique de freinage. Il s’agit d’un composant dédié, ajouté à la nomenclature conventionnelle du véhicule (sa composition), dissipant en chaleur la puissance électrique excédentaire. L’avantage est que, étant dédié, il est dimensionné en conséquence et disponible tout le temps pour remplir son office. Ses inconvénients: son coût et son intégration au véhicule (implantation géométrique, réseau électrique haute tension du véhicule).
[168] L’invention ne nécessite quant à elle pas de matériel dédié, et s’astreint à piloter la gestion de puissance en faisant au mieux avec le matériel existant, constituant les différents dissipateurs exposés plus haut, en les faisant fonctionner volontairement de façon inefficiente, pour n’avoir aucun surcoût d’équipement, et maîtriser les éventuels impacts de ces modes de fonctionnement plus ou moins anormaux sur notamment leur durabilité.
[169] Le réchauffeur électrique disposé sur le circuit de chauffage de l’habitacle du véhicule n’est pas utilisé dans l’art antérieur car les systèmes existants ne disposent pas toujours d’une source de dissipation de la puissance thermique générée, ce qu’apporte au contraire le groupe de climatisation mis en oeuvre par l’invention.
[170] Le compresseur de climatisation fonctionne explicitement au-delà du besoin juste nécessaire, pour consommer une partie de puissance excédentaire (générer plus de froid que prévu), que l’oncompense en réchauffant cet air (ou le liquide de refroidissement ou le fluide réfrigérant) trop froids pour revenir à la valeur de consigne attendue (là encore en consommant de la puissance excédentaire).
[171] Le réchauffeur électrique du stockeur électrochimique de motricité HVB n’est, dans l’art antérieur et par définition, jamais positionné au sein de la même boucle fluidique basse température que les composants autres que la batterie, et jamais connecté en direct à l’entrée du radiateur basse température. En effet, via l’activation de ce réchauffeur, la chaleur générée via l’invention à travers le réchauffeur est dissipée directement via le radiateur à l’air extérieur sans rien en faire d’autre.
[172] En somme, l’invention va à l’encontre des concepts d’utilisation normaux des différents composants de la chaîne de traction, des circuits de refroidissement, et de climatisation, et utilise dans un but commun de dissipation de puissance excédentaire ce qui serait un ensemble de dysfonctionnements énergétiques hors du contexte particulier de l’invention.
[173] En particulier, et de façon non limitative, on active les groupes motoventilateurs et/ou les pompes alors que ce n’est pas nécessaire, ou alors à des consignes supérieures à celles requises. Ou encore on fait volontairement fonctionner de façon inefficiente une machine électrique, son onduleur, les autres convertisseurs de courant (par exemple en augmentant leur fréquence de commande). Ou encore on réchauffe et on refroidit en=même temps et de façon délibérément inefficiente un composant à une température donnée, que l’on aurait pu satisfaire de façon bien plus efficiente par une moindre consommation énergétique.
[174] L’invention s’attache aussi à l’économie du nombre de composants.
[175] Notamment la présente description mentionne un seul aérotherme. Ceci n’exclut pas la possibilité d’une pluralité d’aérothermes, ce qui est nécessaire pour des véhicules tels que bus ou pour transport de personnes pouvant en présenter plusieurs, ces aérothermes pouvant être disposés en série ou préférentiellement en parallèle les uns des autres.
[176] En revanche il n’y a pas d’aérotherme au sein des circuits de refroidissement basse et très basse température, car la température du liquide de refroidissement et la puissance thermique dissipable à l’habitacle (à travers l’aérotherme) sont alors insuffisantes pour répondre seules au besoin. [177] Pour la première variante à pile à combustible, en alternative non préférentielle, l’aérotherme et le réchauffeur sont disposés au sein du circuit de refroidissement de la pile à combustible, à la place de l’échangeur liquide/liquide, avec ou sans la pompe dédiée.
[178] Pour la deuxième variante tout électrique, en alternative non préférentielle, le circuit de [Fig.11] peut être remplacé par un seul réchauffeur de type réchauffant directement l’air entrant dans l’habitacle.
[179] En somme, le procédé proposé permet d’utiliser des sources non- spécifiques de dissipation de puissance supplémentaires afin de dissiper la puissance excédentaire du véhicule en pente, sous forme de chaleur, notamment diffusée vers l’environnement extérieur, en prodiguant une marge importante quant aux risques sécuritaires de surchauffe, dégradation, inflammation, ébullition du système de freinage conventionnel à friction du véhicule, et aux risques d’accident, et assurant à l’utilisateur un potentiel de longues distance ou durée de roulage en descente sans risque.
[180] Le véhicule dispose ainsi d’une source supplémentaire de dissipation de puissance, disponible en permanence, par exemple, dans la première variante à pile à combustible, pour dissiper la puissance électrique minimale générée par une pile à combustible. Cette puissance peut alors être dissipée sous forme de puissance thermique dégagée à l’extérieur du véhicule, si aucun consommateur électrique n’est alors en mesure de la prendre en charge.
[181] Le contrôle de vitesse du véhicule en descente ainsi proposé réduit le coût total de possession pour l’utilisateur (fiabilité/durabilité du système de freinage par friction augmenté par la réduction de son usage en descente).
[182] L’invention permet une réactivité immédiate du véhicule en cas de constat de nécessité de dissipation de puissance, son temps de réponse est très bref, les actions de commande des pompes, vannes, volets et dissipateurs sont immédiates, ce qui permet de dissiper la puissance excédentaire pendant une courte durée, de quelques secondes ou minutes, dans une phase particulière d’évolution du véhicule.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de régulation énergétique en phase de longue descente d’un véhicule automobile (1000) hybride ou électrique comportant au moins une source d’énergie parmi une pile à combustible (10) ou un stockeur électrochimique de motricité (26), un système de gestion thermique (500) de la chaîne de traction associée à cette au moins une source d’énergie, au moins une boucle de fluide caloporteur (110, 120, 130), et au moins un groupe de climatisation de l’habitacle (30) comportant une pluralité de volets de circulation d’air, et un circuit de chauffage (110) de l’habitacle, ledit véhicule (1000) comportant au moins un circuit de refroidissement basse température (130) d’au moins un groupe motopropulseur électrique (40) alimenté par un stockeur électrochimique de motricité (26), et un circuit de thermorégulation (120) à très basse température dudit stockeur électrochimique de motricité (26), caractérisé en ce qu’on aménage ledit groupe de climatisation de l’habitacle (30) pour permettre la séparation de deux flux d’air indépendants, l’un pour la climatisation de l’habitacle dudit véhicule et l’autre pour un échange thermique avec le milieu extérieur audit véhicule (1000), et en ce qu’on agence ledit système de gestion thermique (500) dudit véhicule (1000) pour, lorsque ledit véhicule (1000) est en phase de longue descente, commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule (1000) et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur qui est un élément dudit circuit de refroidissement très basse température (120) ou qui est un élément dudit circuit basse température (130), en couplant au moins une boucle de fluide caloporteur (110, 120, 130) dudit véhicule (1000) avec ledit groupe de climatisation de l’habitacle (30), et en couplant le dissipateur qui est un élément dudit circuit de refroidissement très basse température (120) audit circuit basse température (130), dans un mode de fonctionnement additionnel pour augmenter la puissance électrique dissipable par les systèmes thermiques que comporte ledit véhicule (1000) et augmenter le potentiel de refroidissement de ladite au moins une source d’énergie.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’on agence ledit système de gestion thermique (500) dudit véhicule (1000) pour, lorsque ledit véhicule (1000) est en phase de longue descente, commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule (1000) et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur qui est un élément de ladite au moins une boucle de fluide caloporteur (110, 120, 130), en utilisant ledit au moins un dissipateur différemment de son utilisation nominale, et en utilisant ledit circuit de refroidissement basse température (130) pour rejeter hors du véhicule l’énergie thermique excédentaire au besoin du confort de l’habitacle.
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu’on oriente lesdits volets de circulation d’air dudit au moins un groupe de climatisation de l’habitacle (30) pour rejeter hors du véhicule l’énergie thermique excédentaire au besoin du confort de l’habitacle.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce qu’on équipe ledit véhicule d’un circuit de refroidissement haute température (100) pour le refroidissement de ladite au moins une source d’énergie, et en ce qu’on agence ledit système de gestion thermique (500) dudit véhicule (1000) pour, lorsque ledit véhicule (1000) est en phase de longue descente, commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule (1000) et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement haute température (100) ou /et dudit circuit de refroidissement basse température (130), en utilisant ledit au moins un dissipateur différemment de son utilisation nominale, et en orientant lesdits volets de circulation d’air dudit au moins un groupe de climatisation de l’habitacle (30) pour rejeter hors du véhicule l’énergie thermique excédentaire au besoin du confort de l’habitacle.
5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce qu’on agence ledit système de gestion thermique (500) pour commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule (1000) et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement haute température (100), en pilotant au moins une première pompe de circulation (11 ) que comporte ledit circuit de refroidissement haute température (100) ou une deuxième pompe de circulation (23) que comporte ledit circuit de chauffage de l’habitacle (110) pour gérer le flux à travers un aérotherme (24) que comporte ledit groupe de climatisation de l’habitacle (30), en pilotant une première vanne (15) et une deuxième vanne (18) que comporte ledit circuit de refroidissement haute température (100), en pilotant un premier réchauffeur électrique (25) que comporte ledit circuit de chauffage (110) de l’habitacle du véhicule, en pilotant un premier groupe motoventilateur (13) que comporte ledit circuit de refroidissement haute température (100) associé à un premier radiateur (12).
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’on agence ledit système de gestion thermique (500) pour commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule (1000) et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement basse température (130), en pilotant une troisième pompe de circulation (27) et une quatrième pompe de circulation (42) et une troisième vanne (32) ou/et une quatrième vanne (38) que comporte ledit circuit de refroidissement basse température (130), en pilotant un deuxième réchauffeur électrique (43) dudit stockeur électrochimique de motricité (26) que comporte ledit circuit de refroidissement basse température (130), en pilotant un deuxième groupe motoventilateur (29) que comporte ledit circuit de refroidissement basse température (130) associé à un deuxième radiateur (28), en pilotant ledit au moins un groupe motopropulseur électrique (40), un convertisseur courant continu/courant continu (36, 37) que comporte ledit circuit de refroidissement basse température (130), et un échangeur liquide de refroidissement/ réfrigérant d’habitacle (41 ), que comporte ledit circuit de refroidissement très basse température (120).
7. Procédé selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu’on agence ledit système de gestion thermique pour commander la dissipation de l’énergie excédentaire produite par ledit véhicule (1000) et/ou ladite au moins une source d’énergie dans au moins un dissipateur constitué par un élément dudit circuit de refroidissement haute température (100), en pilotant au moins ladite première pompe de circulation (11 ) que comporte ledit circuit de refroidissement haute température (100) ou ladite deuxième pompe de circulation (23) que comporte ledit circuit de chauffage de l’habitacle dudit véhicule, pour gérer le flux à travers un aérotherme (24) que comporte ledit groupe de climatisation de l’habitacle (30), en pilotant ladite première vanne (15) et ladite deuxième vanne (18) que comporte ledit circuit de refroidissement haute température (100), en pilotant ladite troisième pompe de circulation (27) et ladite quatrième pompe de circulation (42) et ladite troisième vanne (32) ou/et ladite quatrième vanne (38) que comporte ledit circuit de refroidissement basse température (130), un compresseur électrique de climatisation éventuel, un compresseur électrique de suralimentation éventuel d’au moins une dite source d’énergie, ledit premier réchauffeur électrique (25) que comporte le circuit de chauffage de l’habitacle du véhicule, ledit deuxième réchauffeur électrique (43) dudit stockeur électrochimique de motricité (26), ledit premier groupe motoventilateur (13) que comporte ledit circuit de refroidissement haute température (100) associé à un premier radiateur (12), ledit deuxième groupe motoventilateur (29) que comporte ledit circuit de refroidissement basse température (130) associé audit deuxième radiateur (28), ledit au moins un groupe motopropulseur électrique (40), ledit convertisseur courant continu/courant continu (36, 37), ledit échangeur liquide de refroidissement/ réfrigérant d’habitacle (41 ).
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce qu’on remplace ou on seconde ledit circuit de chauffage (110) de l’habitacle du véhicule par un circuit de thermorégulation (120) à très basse température dudit stockeur électrochimique de motricité (26), sous l’action dudit échangeur liquide de refroidissement/ réfrigérant d’habitacle (41 ).
9. Procédé selon l’une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu’on raccorde ledit deuxième réchauffeur électrique (43) dudit stockeur électrochimique de motricité (26), ou bien audit circuit de refroidissement basse température (130), ou bien audit circuit de thermorégulation (120) à très basse température, pour procurer audit véhicule (1000) et/ou à ladite au moins une source d’énergie une source supplémentaire de dissipation de puissance sans impacter les autres composants.
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