EP4110633A1 - Systeme de traitement thermique pour vehicule - Google Patents

Systeme de traitement thermique pour vehicule

Info

Publication number
EP4110633A1
EP4110633A1 EP21711617.7A EP21711617A EP4110633A1 EP 4110633 A1 EP4110633 A1 EP 4110633A1 EP 21711617 A EP21711617 A EP 21711617A EP 4110633 A1 EP4110633 A1 EP 4110633A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
branch
main
point
refrigerant fluid
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
EP21711617.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mohamed Yahia
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.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques 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 Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4110633A1 publication Critical patent/EP4110633A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
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    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00957—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising locations with heat exchange within the refrigerant circuit itself, e.g. cross-, counter-, or parallel heat exchange
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the field of the present invention is that of heat treatment systems for vehicles, in particular for hybrid or electric motor vehicles, these heat treatment systems comprising at least one coolant circuit.
  • a refrigerant circuit used to heat or cool different areas or different components of the vehicle. It is in particular known to use this refrigerant circuit to heat treat a flow of air sent into the passenger compartment of the vehicle equipped with such a circuit.
  • a refrigerant circuit is integrated into a heat treatment system which is associated with a ventilation, heating and / or air conditioning installation of a vehicle interior so as to heat treat an air flow outside the vehicle. directing towards the cockpit.
  • a circuit makes it possible, using changes in the state of the refrigerant fluid, to heat and / or cool an air flow sent inside the ventilation, heating and / or installation. air conditioning.
  • this circuit it is known to use it to cool at least one element of an electric traction chain of the vehicle, that is to say a traction chain comprising an engine operating at least partially at electrical energy supplied by one or more electrical energy storage devices on board the vehicle.
  • the heat treatment system and in particular the refrigerant fluid circuit, ensures their thermal regulation, more particularly their cooling.
  • This element of the traction chain can in particular be the electrical energy storage device used to supply electrical energy or else the electric motor capable of setting said vehicle in motion.
  • the refrigerant fluid circuit is thus sized to cool this electrical energy storage device for temperatures which remain moderate.
  • Such heat treatment systems are most often at least partly arranged on the front face of the vehicles.
  • these heat treatment systems conventionally comprise at least one heat exchanger which is arranged at this front face.
  • the reduction in the dimensions of such a heat exchanger is accompanied by a loss of efficiency of the heat treatment systems and therefore of its cooling capacity of the various aforementioned electrical elements.
  • Such a loss of performance is particularly noticeable when the electrical storage device of the vehicle is used in a manner which causes the latter to heat up considerably, for example during a phase of rapid charging of the storage device.
  • Fast charging consists of charging the electrical storage device at a high voltage and amperage so as to charge the electrical storage device in a short time of a few tens of minutes. This rapid charging implies a heating of the electrical storage device greater than that observed during the usual operation of the storage device which must therefore be treated.
  • the refrigerant circuit can be required to simultaneously ensure the heat treatment of the passenger compartment and the heat treatment of the storage device.
  • Such demands imply performance of the treatment system which requires dimensioning of the system, and in particular of the heat exchanger arranged on the front face, which makes it hardly compatible with the dimensioning constraints of motor vehicles, in particular vehicles driven by an engine. electric, current.
  • the present invention falls within this context and aims to resolve these various drawbacks by proposing a heat treatment system intended for a vehicle and comprising at least one refrigerant circuit which comprises a main branch extending between a main point of convergence. and a main point of divergence, and at least a first branch and a second branch which extend between the main point of divergence and the main point of convergence, in parallel with each other and in series with the main branch : - the main branch comprising at least one compression device and a main heat exchanger configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and a flow of air outside a passenger compartment of the vehicle; the first branch comprising a first heat exchanger and a device for accumulating the refrigerant fluid, the accumulating device being arranged between the first heat exchanger and the main point of convergence; - the second branch comprising a second heat exchanger;
  • the refrigerant fluid circuit according to the invention furthermore comprises a secondary branch which extends between a first point of divergence, arranged on the main branch between the compression device and the main heat exchanger, and a first point convergence, arranged on the main branch between the main heat exchanger and the main point of divergence, and the secondary branch comprising a secondary heat exchanger configured to implement a heat exchange between the refrigerant and an air flow interior sent into the vehicle cabin.
  • the refrigerant circuit of the heat treatment system according to the invention is configured to operate alternately in heat pump mode, so as to heat the interior air flow before sending it into the passenger compartment, or in air conditioning mode, in order to cool the interior air flow before sending it into the passenger compartment.
  • the main heat exchanger as well as the first heat exchanger or the second heat exchanger can be configured to operate as a condenser or as an evaporator, vis-à-vis the refrigerant.
  • the first heat exchanger or the second heat exchanger can be installed in a ventilation, heating, and / or air conditioning installation.
  • the secondary heat exchanger can advantageously be configured to implement a direct heat exchange between the refrigerant fluid and the internal air flow.
  • the secondary heat exchanger can be configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and a heat transfer fluid circulating in an ancillary loop which may comprise at least at least one annex heat exchanger configured to implement a heat exchange between the heat transfer fluid and the internal air flow.
  • the secondary heat exchanger contributes to implementing an indirect heat exchange between the refrigerant fluid and the interior air flow via the heat transfer fluid circulating in the ancillary loop.
  • accumulation device is understood to mean a device making it possible to separate a liquid phase from a gaseous phase of the refrigerant fluid as well as to accumulate the liquid phase of the refrigerant fluid so as to send an essentially gaseous refrigerant fluid to the compression device.
  • the first heat exchanger and / or the main heat exchanger are intended to supply the storage device with refrigerant fluid while the second heat exchanger, arranged in the second branch, is intended bypassing said accumulation device.
  • the second heat exchanger is in fact connected downstream of the storage device, in a direction of circulation of the refrigerant fluid in the circuit, so as to be able to generate an overheating of the fluid which directly joins the compression device, thus contributing to raising the temperature. circuit performance coefficient.
  • directly is meant that there is no bottle or storage device between the second heat exchanger and the compression device.
  • At least one of the first heat exchanger and second heat exchanger can be thermally coupled to a heat transfer fluid loop comprising at least one element of an electric traction chain of the vehicle and at least one Another of the first heat exchanger and second heat exchanger can be configured to implement a heat exchange between the coolant and the flow of air inside the passenger compartment.
  • the first heat exchanger or the second heat exchanger can be thermally coupled to one of the elements of the electric power train of the vehicle.
  • the heat treatment system in which the first heat exchanger is configured to implement a heat exchange between the fluid will be qualified as a first embodiment. refrigerant and the interior air flow while the second heat exchanger is thermally coupled to the at least one element of the traction chain.
  • the heat treatment system in which the first heat exchanger is thermally coupled to at least one element of the traction chain while the second heat exchanger is configured to implement a heat exchange between the heat exchanger will be qualified as a second embodiment. refrigerant and indoor air flow.
  • thermoally coupled is understood to mean the fact that the first heat exchanger or the second heat exchanger is configured to allow the heat treatment, and in particular the cooling of said element.
  • the heat treatment system can be configured to dissipate the calories generated by at least one of the elements of the traction chain, for example an engine capable of setting said vehicle in motion and operating at least partially at the same time. electrical energy, an electronic control module controlling it and / or an electrical energy storage device used to supply energy to the motor.
  • the secondary branch comprises at least one means for regulating the flow of refrigerant fluid and / or a secondary non-return valve.
  • flow regulation means is understood here to mean a component of the heat treatment system configured to interrupt the circulation of the refrigerant fluid in the secondary branch or to regulate the flow rate such as a two-way or multi-way valve.
  • non-return valve is meant, in the present description, a component of the heat treatment system configured to limit the circulation of the refrigerant fluid within the branch considered, here the secondary branch, to a single direction of circulation.
  • the heat treatment system can comprise at least one tertiary branch which extends between a second point of divergence, arranged between the main heat exchanger and the first heat exchanger, and a second point of convergence, arranged on the main branch between the first point of divergence and the main heat exchanger.
  • the second point of divergence can be arranged on the first branch.
  • the second point of divergence and the main point of divergence can be merged, so that the first branch, the second branch and the tertiary branch are arranged in parallel with each other and in series with the branch. main circuit.
  • the heat treatment system can comprise a quaternary branch which extends between a third point of divergence, arranged on the main branch between the main heat exchanger and the first point of convergence, and a third point of convergence, arranged on the first branch between the first heat exchanger and the storage device, the quaternary branch comprising at least one device for regulating the flow of refrigerant fluid.
  • the fluid flow regulating device is configured to interrupt the circulation of the refrigerant fluid in the quaternary branch or to regulate the flow thereof.
  • the main branch comprises at least one main non-return valve, disposed between the main heat exchanger and the first point of convergence.
  • a non-return valve is in particular configured to limit the circulation of the refrigerant fluid within the main branch according to the operating mode implemented.
  • the heat treatment system comprises a third branch which extends between the main point of divergence and a fourth point of convergence, arranged on the first branch between the first heat exchanger and the device. accumulation, the third branch comprising at least a third heat exchanger.
  • the third heat exchanger is arranged in parallel with the first heat exchanger.
  • the storage device can be supplied by the first heat exchanger and / or by the third heat exchanger and / or by the main heat exchanger.
  • the third heat exchanger can be thermally coupled to at least one of the elements of the electric traction chain of the vehicle such as than previously exposed.
  • the first heat exchanger or the second heat exchanger on the one hand, and the third heat exchanger on the other hand can be assigned to the heat treatment of the same element of the electric traction chain so as to optimize its regulation. thermal.
  • the element of the traction chain can be the electrical energy storage device.
  • the heat treatment system is advantageously adapted to meet cooling needs greater than those required during normal operation of the storage device, which may for example be observed during a rapid charging phase or during thermal treatment of the passenger compartment. simultaneously with the load of the electric energy storage device.
  • the heat treatment system can comprise at least one tertiary heat exchanger configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and the air flow outside the vehicle interior, the 'tertiary heat exchanger being disposed on the main branch between the main heat exchanger and the main point of divergence.
  • the tertiary heat exchanger can be arranged upstream of the main heat exchanger in a direction of circulation of the external air flow.
  • the tertiary heat exchanger can be placed directly upstream of the main heat exchanger according to the direction of circulation of the flow of outside air so that the flow of air heated by heat exchange with the heat exchanger tertiary sector is sent directly to the main heat exchanger.
  • the main heat exchanger and the tertiary heat exchanger can thus be arranged on the front face of the vehicle or, alternatively, on a roof of the vehicle, in a rear wing and in general in all areas of the vehicle which can be swept by the flow of outside air.
  • the refrigerant fluid exiting the main heat exchanger is sent to the tertiary heat exchanger before passing through the main point of divergence.
  • the tertiary heat exchanger then functions as a unit for sub-cooling the refrigerant fluid, i.e. the tertiary heat exchanger is configured to lower the temperature of the refrigerant below its condensing temperature, thus helping to optimize performance of the heat treatment system.
  • the heat treatment system comprises at least one circulation management member configured to operate an expansion of the refrigerant fluid and / or to interrupt the circulation of the refrigerant fluid therethrough and arranged between the first point of convergence and the main point of convergence.
  • the circulation management unit is configured to implement a function of reducing the pressure of the refrigerant fluid, for example so as to change the refrigerant fluid from a high pressure to a low pressure, lower than the high pressure, or to implement a function of obstructing the circulation of the refrigerant fluid.
  • the traffic management unit may be an electronic expansion valve equipped with a stop function.
  • the circulation management member can be arranged on the main branch, the heat treatment system comprising at least one refrigerant fluid flow control member arranged on the first branch and / or on the second branch between the management body and the main point of convergence.
  • the traffic management unit is particularly placed between the first point of convergence and the main point of divergence.
  • the refrigerant is then subjected to a low pressure when it circulates at the level of the main point of divergence, that is to say prior to its distribution in the first branch and / or in the second branch and / or in the third branch and / or in the tertiary branch.
  • flow control member is understood to mean a component of the heat treatment system configured to interrupt the circulation of the refrigerant fluid in the branch in question or to regulate the flow thereof.
  • the flow control member may consist of a two-way valve or a multi-way valve.
  • the heat treatment system can include a plurality of flow control members.
  • at least one of these flow control members can be placed on the third branch and / or on the tertiary branch.
  • the heat treatment system may comprise a plurality of members for managing the circulation of the refrigerant fluid, at least the member for managing the circulation, hereinafter called the first member for managing the circulation being arranged in the first branch, between the main point of divergence and the first heat exchanger, and a second circulation management member being arranged on the second branch, between the main point of divergence and the second heat exchanger.
  • the refrigerant fluid passing at the level of the main point of divergence is subjected to a high pressure and the expansion of the refrigerant fluid is at least implemented in the first branch and second branch, and not in the main branch of the circuit.
  • the heat treatment system may include a third circulation management member, arranged in the third branch between the main point of divergence and the third heat exchanger. Additionally, the heat treatment system may include at least one tertiary refrigerant circulation management unit, arranged on the tertiary branch, that is to say upstream of the main heat exchanger.
  • the latter may comprise a refrigerant fluid distribution module, the distribution module comprising at least one housing delimiting an internal volume in which are arranged the main point of divergence and the at least one unit for managing the circulation of the refrigerant fluid.
  • the refrigerant fluid distribution module can house at least one of the refrigerant fluid circulation control members.
  • the distribution module can house all of the refrigerant circulation control devices.
  • the refrigerant fluid distribution module can accommodate a plurality of the refrigerant fluid circulation management members.
  • the distribution module can house all of the components for managing the circulation of the refrigerant fluid.
  • Such a distribution module contributes in particular to physically grouping together, within the heat treatment system, the traffic management unit (s) and / or the traffic control unit (s), thus simplifying their traffic control unit (s). incorporation into the vehicle.
  • the heat treatment system may comprise at least one internal heat exchanger configured to implement an exchange.
  • the first part of the internal heat exchanger being included in a first portion of the heat treatment system which extends between the storage device and the storage device. compression, and the second part of the internal heat exchanger being included in a second portion of the heat treatment system which extends between the main heat exchanger and the main point of divergence.
  • the first part of the internal heat exchanger can thus be arranged on the main branch so as to be interposed between the main point of convergence and the compression device so that at least the refrigerant fluid leaving the first heat exchanger and / or the second heat exchanger is fed to the first part of the internal heat exchanger.
  • the first part of the internal heat exchanger can be arranged on the first branch, between the storage device and the main point of convergence, so that the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger bypasses the first part of the heat exchanger. the internal heat exchanger.
  • the heat treatment system can include a branch for bypassing the refrigerant fluid which s 'extends between a bypass point, disposed between the second heat exchanger and the main point of convergence, and a connection point, disposed between the storage device and the first part of the internal heat exchanger.
  • a bypass branch is configured to send at least part of the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger to the first part of the internal heat exchanger.
  • the heat treatment system when the first part of the internal heat exchanger is arranged between the main point of convergence and the compression device, can comprise the bypass branch refrigerant which extends between the bypass point, disposed between the second heat exchanger and the main point of convergence, and the connection point, disposed between the first part of the internal heat exchanger and the compression device.
  • such a bypass branch is configured that at least part of the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger bypasses the first part of the internal heat exchanger and can, as needed, directly feed the compression device.
  • the circulation of the refrigerant fluid in the bypass branch can be regulated, the heat treatment system comprising at least one member for regulating the flow of refrigerant fluid arranged on the bypass branch and / or between the point of derivation and the main point of convergence on the second branch.
  • the heat treatment system may comprise at least the refrigerant flow rate regulator member, called the first refrigerant fluid flow rate regulator member, arranged on the bypass branch, and at least one second member. for regulating the flow of refrigerant, arranged between the bypass point and the main point of convergence.
  • the refrigerant flow regulator can consist of a multi-way valve arranged at the bypass point.
  • the present invention also relates to a method of adjusting a temperature of the refrigerant fluid at the outlet of the compression device equipping a heat treatment system as described above, the adjustment method comprising: - A first step of estimating the temperature of the coolant at the outlet of the compression device;
  • the first step may include a step of directly measuring the temperature of the refrigerant or measuring the pressure of the refrigerant so as to extract the temperature of the refrigerant.
  • heat exchange regulation is meant the modification of a variable of the heat treatment system modifying the heat exchange implemented within the second heat exchanger.
  • a variable may be the flow rate of the refrigerant fluid circulating in the second branch and / or the flow rate of the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid loop, when the heat treatment system is produced according to the first embodiment, or the flow rate of the interior air flow, when the heat treatment system is produced according to the second embodiment.
  • regulation of the circulation is meant the control of the flow of the refrigerant fluid within the second branch, that is to say the fact that the refrigerant fluid circulates entirely or not along the second branch, for example when the heat treatment system includes the internal heat exchanger and the bypass branch.
  • the third step can include at least one substep for increasing the flow of refrigerant fluid circulating in the second branch.
  • the second heat exchanger can be thermally coupled to the heat transfer fluid loop or the second heat exchanger being configured to implement a heat exchange between the coolant and the air flow inside the passenger compartment
  • the third step may include at least one sub-step of reducing the flow rate of the heat transfer fluid or the flow rate of the interior air flow involved in the heat exchange implemented in the second heat exchanger.
  • An object of the present invention also relates to a motor vehicle comprising at least one heat treatment system as described above.
  • Figure i is a general schematic representation of a heat treatment system according to the invention comprising at least one refrigerant circuit
  • Figure 2 is a schematic representation of a first embodiment of the heat treatment system shown in Figure t;
  • FIG 3 is a schematic representation of a second embodiment of the heat treatment system shown in Figure 1;
  • Figure 4 is a partial schematic representation of a first alternative embodiment of the processing systems as shown in Figures 1 to 3;
  • FIG. 5 is a partial schematic representation of a second alternative embodiment of the processing systems as shown in Figures 1 to 3;
  • Figure 6 schematically illustrates a first example of the operation of the heat treatment system shown in Figure 2 in which the refrigerant circuit operates in passenger compartment cooling mode;
  • FIG. 7 schematically illustrates a second example of the operation of the heat treatment system shown in FIG. 2 in which the refrigerant circuit operates in cooling mode of the passenger compartment and of an element of a traction chain of the vehicle;
  • FIG. 8 schematically illustrates a third example of operation of the heat treatment system shown in FIG. 2 in which the refrigerant circuit operates in mode for cooling the passenger compartment and at least one element of an electric traction chain of the vehicle. vehicle;
  • FIG. G schematically illustrates a fourth example of the operation of the heat treatment system shown in FIG. 2 in which the refrigerant circuit operates in mode for heating the passenger compartment;
  • Figure io schematically illustrates a fifth example of the operation of the heat treatment system shown in Figure 2 in which the refrigerant circuit operates in the mode of heating the passenger compartment and cooling of the element of the electric drive chain of the vehicle;
  • Figure n is a schematic representation of a process for adjusting the temperature of the refrigerant circulating in the heat treatment systems shown in Figures 1, 2 or 3;
  • Figure 12 is a schematic representation of a particular embodiment of heat treatment systems as shown in Figures 1, 2 or 3;
  • Figure 13 is a schematic representation of an alternative to the particular embodiment shown in Figure 12;
  • Figure 14 is a schematic representation of the process for adjusting the temperature of the refrigerant circulating in a heat treatment system as shown in Figure 12;
  • FIG. 1 is a general representation of a heat treatment system 1 of a vehicle comprising at least one circuit 2 of refrigerant fluid FR, for example a sub-critical fluid such as that known under the reference R134A or R1234YF, which is in particular intended for the heat treatment of a vehicle interior.
  • refrigerant fluid FR for example a sub-critical fluid such as that known under the reference R134A or R1234YF, which is in particular intended for the heat treatment of a vehicle interior.
  • upstream and downstream refer to the direction of circulation of the fluid considered, that is to say to a direction of flow Si of the refrigerant fluid in circuit 2 or to a direction of flow.
  • the refrigerant fluid is symbolized by an arrow which illustrates the direction of circulation Si of the latter in the pipe considered.
  • Full lines illustrate a portion of circuit 2 where the refrigerant fluid circulates while the dotted lines show an absence of circulation of the refrigerant fluid.
  • High pressure, high temperature refrigerant is shown by thick lines.
  • Low pressure and low temperature refrigerant fluid is represented by thin lines.
  • the refrigerant fluid circuit 2 FR is a closed circuit 2 which implements a thermodynamic cycle.
  • the circuit 2 comprises at least one main branch 3 which extends between a main point of convergence 31 and a main point of divergence 32 and on which are arranged at least one compression device 33, intended to raise the pressure of the refrigerant fluid, and a main heat exchanger 34 configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid FR and the flow of air FAi outside the vehicle interior.
  • the main heat exchanger 34 can at least be used as a condenser. It can be placed on the front of the vehicle to benefit from an external air flow intake FAi during the driving phase.
  • the compression device 33 may take the form of an electric compressor, that is to say a compressor which includes a compression mechanism, an electric motor and possibly a controller.
  • Circuit 2 further comprises at least a first branch 4 and a second branch 5 which extend between the main point of divergence 32 and the main point of convergence 31, in parallel with each other and in series with the main branch 3.
  • the first branch 4 comprises a first heat exchanger 41 and a refrigerant storage device 42 which is arranged between the first heat exchanger 41 and the main point of convergence 31.
  • the storage device 42 is thus arranged. upstream of the main point of convergence 31, and therefore of the compression device 33, according to the direction of flow Si of the refrigerant.
  • the accumulation device 42 is configured to separate a liquid phase from a gas phase of the refrigerant fluid and to accumulate the liquid phase of the refrigerant fluid so in sending an essentially gaseous refrigerant fluid to the compression device 33.
  • the second branch 5 comprises at least a second heat exchanger 51.
  • the second branch 5 is connected to the main branch 3 so as to bypass the accumulation device 42.
  • the accumulation device 42 is able to be at less supplied with refrigerant fluid by the first heat exchanger 41 and / or by the main heat exchanger 34, while the second heat exchanger 51 supplies directly, that is to say without going through the storage device 42, the compression device 33.
  • the first heat exchanger 41 and the second heat exchanger 51 can be configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid FR and a flow of air FA2 outside the vehicle interior.
  • the first heat exchanger 41 and the second heat exchanger 51 can be configured to at least function as an evaporator.
  • one of these heat exchangers for example the first heat exchanger 41, can be configured to produce a higher power than the other heat exchanger, here the second heat exchanger 51.
  • the first heat exchanger 41 may have dimensions greater than those of the second heat exchanger 51.
  • At least one of the first heat exchanger 41 and second heat exchanger 51 is configured so as to be thermally coupled to a heat transfer fluid loop 6 comprising at least one element 61, visible in Figures 2 or 3, of an electric drive chain of the vehicle while at least the other of the first heat exchanger 41 and second heat exchanger 51 is configured to implement a heat exchange between the coolant and the flow interior air FA2 to the passenger compartment.
  • FIG. 2 represents a first embodiment of the heat treatment system 1 in which the first heat exchanger 41 is configured to implement a heat exchange between the heat exchanger. refrigerant fluid FR and the flow of air FA2 inside the passenger compartment while the second heat exchanger 51 is thermally coupled to at least one of the elements 61 of the electric drive system of the vehicle.
  • FIG. 3 represents a second embodiment of the heat treatment system 1 in which the first heat exchanger 41 is thermally coupled to at least one of the elements 61 of the electric traction chain of the vehicle while the second heat exchanger 51 is configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and the flow of air FA2 inside the passenger compartment.
  • the heat transfer liquid loop 6 is a closed loop 6 which comprises at least one main pipe 600 on which are at least arranged the second heat exchanger 51, at least one element 61 of the chain. electric traction and a circulation means 62 of the heat transfer fluid, such as a pump. It should be noted that, in the second heat exchanger 51, the various circulating fluids do not mix and that the heat exchange between these two fluids takes place by conduction.
  • the element 61 of the traction chain to be thermally treated, and in particular to be cooled may, for example, consist of an electric motor, a control module for said motor, or of an electrical energy storage device 63 configured to supply power. said motor into electrical energy.
  • an electric motor for example, a motor for said motor
  • an electrical energy storage device 63 configured to supply power. said motor into electrical energy.
  • the element 61 of the traction chain considered will be the electrical energy storage device 63 and the terms “element 61 of the traction chain” and “Electrical energy storage device 63” can be used without distinction.
  • the heat treatment system 1 as illustrated in FIGS. 1 to 3 also comprises at least one secondary branch 7 which extends between a first point of divergence 71 and a first point of convergence 72.
  • the first point of divergence 71 is particularly disposed on the main branch 3 between the compression device 33 and the main heat exchanger 34 while the first point of convergence 72 is disposed on the main branch 3 between the main heat exchanger 34 and the main point of divergence 32
  • the secondary branch 7 is arranged within the heat treatment system 1 so as to be able to ensure, depending on the operating mode implemented by the circuit 2, the bypass of the main heat exchanger 34. .
  • the secondary branch 7 comprises a secondary heat exchanger 73 configured to implement a heat exchange between the coolant and the internal air flow FA2 sent into the vehicle cabin.
  • the secondary heat exchanger 73 is thus configured to operate as a condenser in a ventilation, heating, and / or air conditioning installation of the vehicle. The heat exchange between the refrigerant and the indoor air flow then occurs directly.
  • the secondary heat exchanger 73 can be configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and a heat transfer fluid circulating in an ancillary loop.
  • an ancillary loop may include at least one ancillary heat exchanger configured to implement a heat exchange between the heat transfer fluid and the internal air flow FA2.
  • the secondary heat exchanger 73 contributes to implementing an indirect heat exchange between the refrigerant fluid and the internal air flow FA2 via the heat transfer fluid circulating in the annex loop.
  • the secondary branch 7 comprises at least one means 74 for regulating the flow of refrigerant fluid, configured to interrupt the circulation of the refrigerant fluid in the secondary branch 7 or to regulate the flow thereof, and / or a secondary non-return valve 75 configured to limit the circulation of the refrigerant fluid within the secondary branch 7 to a single direction of circulation and in particular, in the example illustrated, preventing the circulation of the refrigerant fluid from the first point of convergence 72 to the first point of divergence 71 within the secondary branch 7.
  • the heat treatment system 1 may comprise, in the main branch 3, at least one element 35 for regulating the flow of refrigerant fluid.
  • a regulation element 35 is configured to modify the flow of refrigerant fluid and / or to interrupt the circulation of said refrigerant fluid in at least part of the main branch 3.
  • the regulation element 35 is arranged between the first point of divergence 71 and the main heat exchanger 34 so as to selectively direct the refrigerant to the rest of the main branch 3 or to the secondary branch 7.
  • the heat treatment system 1 according to the invention can be configured so as to implement different operating modes relating to the heat treatment of the passenger compartment and / or of at least one element 61 of the electric powertrain.
  • the heat treatment system 1 according to the invention can include at least one tertiary branch 8 and / or a quaternary branch 9.
  • the tertiary branch 8 extends between a second point of divergence 81, arranged between the main heat exchanger 34 and the first heat exchanger 41, and a second point of convergence 82, arranged on the main branch 3, between the first point of divergence 71 and the main heat exchanger 34.
  • the second point of divergence 81 and the main point of divergence 32 may be the same.
  • the quaternary branch 9 for its part extends between a third point of divergence 91, arranged on the main branch 3 between the main heat exchanger 34 and the first point of convergence 72, and a third point of convergence 92 arranged on the first branch 4 between the first heat exchanger 41 and the storage device 42.
  • the quaternary branch 9 comprises at least one device 93 for regulating the flow of refrigerant fluid configured to interrupt, according to the operating mode implemented by the circuit 2 , the circulation of the refrigerant fluid in the quaternary branch 9 and / or regulate the flow of the refrigerant fluid within this same branch.
  • the main branch 3 of the circuit 2 can comprise at least one main non-return valve 36, disposed between the main heat exchanger 34 and the first point of convergence 72, and configured to prevent the refrigerant fluid from flow from the first point of convergence 72 to the main heat exchanger 34.
  • the heat treatment system 1 can also optionally comprise at least a third branch 10 which extends between the main point of divergence 32 and a fourth point of convergence 101, arranged on the first branch 4 between the first heat exchanger 41 and the storage device 42.
  • the third branch 10 comprises at least a third heat exchanger 102 thermally coupled to at least one of the elements of the electric traction chain of the vehicle.
  • the first heat exchanger 41 or the second heat exchanger 51 on the one hand and the third heat exchanger 102 on the other hand can be configured to jointly heat treat the same element 61. of the electric traction chain, for example the electric energy storage device 63.
  • the electric energy storage device 63 for example the electric energy storage device 63.
  • the first heat exchanger 41 or the second heat exchanger 51 can be configured to be thermally coupled to a first element of the traction chain while the third heat exchanger 102 can be configured to be thermally coupled to a second element of the traction chain, distinct from the first element.
  • the third heat exchanger 102 is arranged in parallel with the first heat exchanger 41 and the second heat exchanger 51 and is arranged in the circuit 2 so that the storage device 42 can be supplied by the first heat exchanger 41 and / or by the third heat exchanger 102 and / or by the main heat exchanger.
  • the heat treatment system 1 can, optionally, comprise at least one tertiary heat exchanger 37 configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid FR and the flow of outside air. FAi to the vehicle interior.
  • the tertiary heat exchanger 37 is arranged on the main branch 3 between the main heat exchanger 34 and the main point of divergence 32 so as to be able to ensure, depending on the operating mode implemented, the sub-cooling of the fluid. refrigerant leaving the main heat exchanger 34.
  • the tertiary heat exchanger 37 can be arranged upstream of the main heat exchanger 34 according to the direction of circulation S2 of the external air flow FAi.
  • the tertiary heat exchanger 37 is arranged so that the outside air flow FAi passes through it before the latter passes through the main heat exchanger 34.
  • the heat treatment system 1 also comprises at least one member 38 for managing the circulation of the refrigerant fluid which is arranged between the first point of convergence 72 and the main point of convergence 31 and configured to operate an expansion of the refrigerant fluid and / or to interrupt the circulation of the refrigerant fluid through it.
  • This management member 38 and different alternative examples of its positioning are shown in Figures 1 to 3 by a diamond, different integration variants of such a management member 38 will be detailed below with reference to Figures 4 and 5.
  • the traffic management unit 38 may be an electronic expansion valve equipped with a stop function.
  • Such a traffic management unit 38 can be tilted to different positions. When fully open, it does not change the state of the refrigerant and is qualified as inoperative. When it is partially open, the management unit 38 performs the expansion of the refrigerant fluid. Finally, when it is closed, the management unit 38 implements its stop function and obstructs the passage of the refrigerant fluid therethrough.
  • the circulation management unit 38 can be arranged within the heat treatment system 1 according to different variants, examples of partial representations of the heat treatment system 1 produced according to these different variants being illustrated in Figures 4 and 5. It is understood that each of these variants can be integrated into each of the embodiments and alternatives of the processing system as set out in Figures 1, 2, 3 or 12, the integration of one or the other of the variants being schematically represented by an insert 1000 in the rest of the figures.
  • the traffic management member 38 can be arranged on the main branch 3, that is to say between the first point of convergence 72 and the main point of divergence 32.
  • the refrigerant is then subjected to a low pressure when it circulates at the level of the main point of divergence 32, that is to say prior to its distribution to the first branch 4 and / or towards the second branch 5 and / or towards the third branch
  • the heat treatment system 1 comprises at least one member 11 for controlling the flow of refrigerant fluid arranged on the first branch 4 and / or on the second branch 5, in particular between the member 38 for managing the circulation. refrigerant and the main point of convergence 31, so as to selectively control the path of the refrigerant in the first branch 4 and / or in the second branch 5.
  • the flow control member 11 is a component of the heat treatment system 1 configured to interrupt the circulation of the refrigerant fluid in the branch in question or to regulate the flow.
  • the supervisory body is a component of the heat treatment system 1 configured to interrupt the circulation of the refrigerant fluid in the branch in question or to regulate the flow.
  • the supervisory body is a component of the heat treatment system 1 configured to interrupt the circulation of the refrigerant fluid in the branch in question or to regulate the flow.
  • the flow rate may consist of a two-way valve or a multi-way valve.
  • the first variant of the heat treatment system 1 comprises a plurality of flow control members 11.
  • the refrigerant fluid flow control member 11, hereinafter called the first flow control member 111 is disposed on the first branch 4.
  • a first control member 111 can be disposed upstream of the first heat exchanger 41 according to the direction of circulation Si of the refrigerant fluid, that is to say between the main point of divergence 32 and the first heat exchanger 41, or, according to an alternative not shown, downstream of this same first heat exchanger 41 , between the first heat exchanger 41 and the main point of convergence 31.
  • the heat treatment system 1 may comprise a second control member 112 of the flow of refrigerant fluid, arranged on the second branch 5 upstream or downstream of the second heat exchanger 51, and / or a third control member 113 the flow of refrigerant fluid, disposed upstream or downstream of the third heat exchanger 102 on the third branch 10, and / or a tertiary control unit 114 of the flow of refrigerant, arranged on the tertiary branch 8.
  • the plurality of control members 11 may, according to an alternative not shown, comprise at least one multi-way valve configured to simultaneously control the circulation of the refrigerant fluid in different branches of circuit 2.
  • a multi-way valve can be fitted at the level of the main point of divergence 32 so as to control the circulation of the refrigerant fluid towards the first branch 4 and / or towards the second branch 5 and / or to the third branch 10.
  • control member (s) 11 of the coolant flow rate thus make it possible to selectively direct the coolant, subjected to a low pressure, towards the various branches emerging for example from the main point of divergence 32 in authorizing and prohibiting the circulation of this refrigerant fluid in one or the other of these branches 4, 5, 8 and / or 10.
  • the heat treatment system 1 can comprise a plurality of members 38 for managing the circulation of the refrigerant fluid, that is to say a plurality of components configured to operate an expansion. of the refrigerant fluid and / or to interrupt the circulation of the refrigerant fluid therethrough.
  • the traffic management unit 38 is arranged in the first branch 4, between the main point of divergence 32 and the first heat exchanger 41
  • the heat treatment system 1 can include, as illustrated, the first traffic management member 381, arranged on the first branch 4 between the second point of divergence 81 of the tertiary branch 8 and the first heat exchanger. 41, and a tertiary traffic management body 384, arranged on the tertiary branch 8 between the second point of divergence 81 and the main point of convergence 31, visible in Figures 1 to 3.
  • the trigger and / or the control of the circulation of the refrigerant fluid sent to the first branch 4 and / or to the tertiary branch 8 can be implemented by the same management member 38 of the circulation, for example the pre mier organ management 381, arranged on the first branch 4, between the main point of divergence 32 and the second point of divergence 81.
  • the heat treatment system 1 can also include at least one second circulation management member 382, here arranged on the second branch 5 between the main point of divergence 32 and the second heat exchanger 51.
  • the heat treatment system 1 can also include, on the third branch 10, at least one third traffic management member 383, arranged between the main point of divergence 32 and the second heat exchanger 51.
  • the refrigerant fluid passing at the level of the main point of divergence 32 is subjected to a high pressure and a high temperature and the expansion of the refrigerant fluid is carried out downstream of the main point of divergence 32, at least in the first branch 4 and second branch 5, and not in the main branch 3 of circuit 2.
  • the heat treatment system 1 produced according to the first variant or according to the second variant, respectively represented in FIGS. 4 and 5, can comprise a distribution module 12 of the refrigerant fluid.
  • the distribution module 12 comprises at least one housing 121 delimiting an internal volume 122 in which are formed the main point of divergence 32 and at least one member 38 for managing the circulation of the refrigerant fluid.
  • a housing 121 is schematically represented by thick dotted lines so as to indicate the optional character, specific to the present particular embodiments, of such a characteristic.
  • Such a distribution module 12 thus comprises at least one inlet 123 for the refrigerant fluid in the distribution module 12, allowing at least part of the main branch 3 to pass, and a plurality of outlets for the refrigerant fluid outside the distribution module 12, the number of outputs implemented in an operating mode of the heat treatment system 1 being equal to the number of heat exchanger (s) 41, 51, 101 and / or heat exchanger 34, supplied with refrigerant fluid.
  • the illustrated distribution module 12 thus comprises, in a nonlimiting manner, a first outlet 124, allowing the first branch 4 to pass, and / or a second outlet. 125, allowing the second branch 5 to pass, and / or a third outlet 126, allowing the third branch 10 to pass, and / or a fourth outlet 127, allowing the tertiary branch 8 to pass.
  • the refrigerant fluid circulating at the level of the first outlet 124 and / or the second outlet 125 and / or the third outlet 126 and / or the fourth outlet 127 is subjected to a low pressure.
  • the distribution module 12 is not subject to sealing and / or strength constraints and the housing 121 of said distribution module 12 can be made of a plastic material.
  • at least one of the control members 11 of the circulation of the refrigerant fluid can be arranged in the internal volume 122 delimited by the housing 121.
  • the distribution module 12 can house, in the internal volume 122, all of the control members 11 for the circulation of the refrigerant fluid.
  • the distribution module 12 can accommodate at least part of the plurality of management members 38 for the circulation of the refrigerant fluid in the internal volume 122 of the housing. 121.
  • the distribution module 12 can house all of the management members 38 for the circulation of the refrigerant fluid from the heat treatment system 1 within the housing 121.
  • the module distribution 12 houses the first traffic management unit 381, the second traffic management unit 382, the third traffic management unit 383 and the tertiary traffic management unit 384.
  • Such a distribution module 12 participates in particular in physically grouping together, within the heat treatment system 1, the traffic management unit (s) 38 and / or the control unit (s) 11 of the flow rate. coolant, thus simplifying their incorporation into the vehicle.
  • FIGS. 6 to 10 illustrate different modes of operation of the heat treatment system 1.
  • these different modes of operation will be described for a heat treatment system 1 produced according to the first embodiment, in which the second exchanger thermal 51 is thermally coupled to at least one element 61 of the traction chain such as previously described with reference to FIG. 2, and according to the first variant embodiment as shown in FIG. 4. It is nevertheless understood that the whole of the following description extends to the various combinations of the embodiments and of the embodiments. variant embodiments as previously described.
  • FIG. 6 illustrates a first example of the operation of the heat treatment system 1 according to the invention, in which the circuit 2 is configured to operate in air conditioning mode, that is to say that it is configured to cool the flow of interior air FA2, passing through the first heat exchanger 41, before the latter is sent into the passenger compartment of the vehicle.
  • air conditioning mode that is to say that it is configured to cool the flow of interior air FA2, passing through the first heat exchanger 41, before the latter is sent into the passenger compartment of the vehicle.
  • Such an operating mode can in particular be implemented during a phase of rolling of the vehicle.
  • the circulation of the refrigerant fluid FR is limited to the main branch 3 and to the first branch 4.
  • the second branch 5, the third branch 10, the secondary branch 7, the tertiary branch 8 and the quaternary branch 9 do not are not traversed by the refrigerant.
  • the circulation of the refrigerant fluid in said branches 5, 10, 7, 8 and 9 is respectively hampered by the closing of the second control member 112, of the third control member 113, of the flow regulation means 74. , of the tertiary control member 114 and of the device 93 for regulating the flow of refrigerant fluid.
  • the refrigerant fluid leaves the compression device 33 under high pressure, high temperature and in a predominantly gaseous state to the main heat exchanger 34 which functions as a condenser.
  • the refrigerant having a temperature higher than that of the external air flow FAi passes through this first main heat exchanger 34 and transfers its calories to the external air flow FAi.
  • the refrigerant thus cooled leaves the main heat exchanger 34 mainly in the liquid state and enters the tertiary heat exchanger 37.
  • the tertiary heat exchanger 37 operates as a sub-cooler, that is to say that it ensures the cooling of the refrigerant fluid to a temperature at least below its condensation temperature by heat exchange with the air flow. outside FAi, colder.
  • the refrigerant thus leaves the tertiary heat exchanger 37 at a temperature lower than that observed at the outlet of the main heat exchanger 34.
  • the tertiary heat exchanger 37 is advantageously arranged upstream of the main heat exchanger 34 in the direction of circulation S2 of the external air flow FAi.
  • the outside air flow FAi involved in the heat exchange at the level of the tertiary heat exchanger 37 has a temperature lower than that of the outside air flow FAi involved in the heat exchange at the level of the 'main heat exchanger 34, which has been preheated.
  • the temperature pinch between the coolant and the outside air flow FAi specific to the main heat exchanger 34 is thus reduced compared to the temperature pinch observed at the tertiary heat exchanger 37.
  • Such an arrangement contributes to increase the capacity of the heat treatment system 1, in particular by allowing, for the supply of the same cold power, a reduction in the speed of rotation of the compression device 33.
  • the heat treatment system 1 combines the first embodiment and the first variant embodiment.
  • the refrigerant fluid management member 38 configured to ensure the expansion and / or to interrupt the circulation of the refrigerant fluid, is arranged on the main branch 3, between the first point of convergence 72 and the main point of divergence 32. .
  • the refrigerant thus undergoes a decrease in its pressure in the refrigerant fluid management member 38 and passes, at low pressure, at the level of the main point of divergence 32.
  • the second control member 112, the third control member 113 and the tertiary control member 114 being closed and the first control member 111 allowing the passage of the refrigerant fluid while being at least partially open, the refrigerant fluid is sent to the first branch 4.
  • the refrigerant fluid passes through the first heat exchanger 41 at low pressure and at low temperature. In doing so, the coolant captures calories from the warmer interior air flow FA2, which is thus cooled before being sent to the passenger compartment.
  • the refrigerant thus leaves the first heat exchanger 41 in two-phase form and circulates along the first branch 4 as far as the accumulation device 42.
  • the liquid phase and the gaseous phase of the refrigerant fluid are separated and refrigerant essentially gaseous passes the main point of convergence 31 in order to be returned to the main branch 3 and to the compression device 33.
  • FIG. 7 illustrates a second mode of operation of the heat treatment system 1 in which the refrigerant circuit 2 simultaneously ensures the cooling of the passenger compartment and the heat treatment, in particular the cooling, of at least one element 61 of the traction chain.
  • the element 61 of the powertrain under consideration is the electrical energy storage device 63.
  • This operating mode allows, by way of example, simultaneous cooling of the passenger compartment of the vehicle and of the electrical energy storage device 63 during a driving phase, that is to say during a normal operation of the vehicle.
  • the path of the refrigerant fluid in circuit 2 is substantially identical to what was previously explained for the first operating mode, with reference to FIG. 6, with the difference that at least one of the heat exchangers thermally coupled to the storage device 63 of electrical energy is supplied with refrigerant fluid.
  • the heat treatment system 1 being produced according to the first embodiment, it is the second heat exchanger 51 which is supplied with coolant.
  • a first fraction of the refrigerant fluid is sent into the first branch 4 so as to pass through the first heat exchanger 41, then the device. accumulation 42, while a second fraction of refrigerant fluid is sent into the second branch 5, the at least partial opening of the second control member 112 of the flow rate of the refrigerant allowing its passage.
  • This second refrigerant fraction performs a heat exchange with the heat transfer fluid loop 6 within the second heat exchanger 51 so as to cool the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid is circulated by the circulation means 62, it captures calories from the electrical energy storage device 63 which it then transfers to the refrigerant fluid within the second exchanger. thermal 51.
  • the coolant thus cooled is returned to the electrical energy storage device 63 while the thermal conditions imposed by the element 61 of the traction chain electrical allow overheating of the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 51 which is then in the gaseous state.
  • This overheating corresponds to an increase in the temperature of the refrigerant fluid above its saturation temperature at the same pressure. It is in this superheated state that the refrigerant fluid reaches the main point of convergence 31 and is then returned directly to the compression device 33 without first passing through a bottle or the accumulation device 42.
  • FIG. 8 illustrates a third mode of operation of the heat treatment system 1 in which the circuit 2 simultaneously implements the cooling of the passenger compartment, that is to say the air conditioning mode, and a heat treatment of the storage device 63 of electrical energy.
  • This third operating mode is particularly suited to an operation of the electric energy storage device 63 generating a higher heating than that which can be observed during the usual operation of the vehicle, for example during a rapid charging of the storage device 63 d. 'electric energy.
  • the present mode of operation is thus substantially identical to the second mode of operation, so reference may be made to the description given in relation to FIG. 7 which applies mutatis mutandis.
  • the present mode of operation nevertheless differs from the previous one in that the third branch 10 is also supplied with coolant.
  • the cooling of the passenger compartment is implemented by the first heat exchanger 41 when the heat treatment system 1 is produced according to the first embodiment.
  • the cooling of the electrical storage device 63 is here carried out jointly by the second heat exchanger 51 and by the third heat exchanger 102 within which the refrigerant fluid collects calories from the heat transfer fluid circulating in the loop 6, so to meet the increased need for cooling the electrical energy storage device 63.
  • the heat transfer fluid loop 6 can, for example, comprise at least the main pipe 600 on which are arranged the second heat exchanger 51, the circulation means 62 and the element 61 of the traction chain to be heat treated, here the storage device 63 of the electrical energy.
  • the loop 6 may include at least a first pipe 610 which comprises the third heat exchanger 102 and is connected to the main pipe 600 of the loop 6 of heat transfer fluid.
  • a first pipe 610 can be arranged so that the second heat exchanger 51 and the third heat exchanger 102 are arranged, as illustrated, in parallel with one another.
  • the second heat exchanger 51 and the third heat exchanger 102 can be arranged in series with one another, on the same pipe of the heat transfer fluid loop 6.
  • the first fraction of refrigerant and the second fraction of refrigerant are, as previously explained, respectively sent to the first branch 4 and to the second branch 5 while a third fraction of the refrigerant fluid is sent to the third branch 10, the at least partial opening of the third control member 113 of the circulation allowing the passage of the refrigerant fluid therein.
  • the first fraction and third fraction of refrigerant are then sent to the accumulation device 42, while the second fraction of refrigerant, superheated, bypasses it.
  • the main point of convergence 31 thus receives a mixture of superheated and non-superheated refrigerant fluid which is then returned to the compression device 33.
  • the second heat exchanger 51 and / or the third heat exchanger 102 are operated according to the cooling demand of the element 61 of the electric traction chain.
  • the cooling demand is low and the second heat exchanger 51, or the first heat exchanger 41 in the case of the second embodiment, can be used.
  • the second heat exchanger 51, or the first heat exchanger 41, as well as the third heat exchanger 102 can jointly ensure the cooling of the storage device 63 of electrical energy.
  • the second heat exchanger 51 ensures at least partial superheating of the refrigerant fluid at the inlet of the compression device 33, thus contributing to an improvement in the operating cycle.
  • FIG. 9 represents a fourth mode of operation of the heat treatment system 1, in which the refrigerant fluid circuit 2 operates in passenger compartment heating mode.
  • the refrigerant fluid is subjected to a high pressure and a high temperature in the compression device 33. It circulates along the main branch 3 up to the first point of divergence 71 at which, by virtue of the combination of the closing of the regulating element 35 of the flow of refrigerant included on the main branch 3 and the opening of the regulating means 74 included in the secondary branch 7, it is sent to the secondary branch 7.
  • the high pressure and high temperature refrigerant then passes through the secondary heat exchanger 73, used as a condenser, in which it transfers calories to the interior air flow FA2, colder, passing through said secondary heat exchanger 73.
  • the internal air flow FA2 thus heated is sent to the passenger compartment so as to ensure its heating while the refrigerant fluid, at least partially condensed, is sent to the first point of convergence 72.
  • the heat treatment system 1 implements the first variant as explained with reference to FIG. 4, also the management member 38 for the circulation of the refrigerant fluid is arranged on the main branch 3.
  • the management unit 38 thus operates an expansion of the refrigerant fluid, which passes from high pressure and high temperature to low pressure and low temperature, prior to its passage at the level of the main point of divergence 32 and therefore prior to its distribution to at least the first branch 4 and / or the second branch and / or the third branch 10 and / or the tertiary branch 8.
  • the refrigerant only partially supplies the first branch 4 and does not supply not the second branch 5 or the third branch 10, its circulation being hampered by the closing of the first control organ reads, second control organ 112 and third control organ 113 respectively.
  • the tertiary control member 114 is at least partially open so that the refrigerant fluid circulates in part on the first branch 4, between the main point of divergence 32 and the second point of divergence 81, then on the tertiary branch 8 up to at the second point of convergence 82 before being returned to the main branch 3.
  • the coolant then enters the main heat exchanger 34, functioning as an evaporator, and the coolant captures calories from the warmer outdoor air stream FAi.
  • the direction of flow Si of the refrigerant within the main heat exchanger 34 is reversed with respect to the direction of flow observed in the first three operating modes.
  • the refrigerant fluid leaves the main heat exchanger 34 in the essentially gaseous state and passes the third point of divergence 91.
  • the regulating device 93 of the flow rate of refrigerant fluid being at least partially open and the main check valve 36 being closed, the refrigerant circulates in the quaternary branch 9 to the third point of convergence 92 then joins the first branch 4 in order to be returned to the accumulation device 42 then to the compression device 33.
  • the refrigerant thus bypasses the first heat exchanger 41, the second heat exchanger 51 and the third heat exchanger 102.
  • FIG. 10 illustrates a fifth operating mode of the heat treatment system 1, for example implemented during the taxiing phase, in which the circuit 2 is simultaneously operated in the passenger compartment heating mode and in the cooling mode of the vehicle. element 61 of the electric traction chain.
  • Such an operating mode is substantially identical to the fourth operating mode also the description of the heat treatment system 1 made with reference to FIG. 9 is transposable and applies mutatis-mutandis to the present operating mode except for the differences mentioned above. after.
  • the heating of the passenger compartment is here carried out by the secondary heat exchanger 73.
  • the cooling of the electrical storage device 63 is performed by the second heat exchanger 51 or by the first heat exchanger 41, depending on whether the heat treatment system 1 is produced according to the first embodiment or the second embodiment respectively.
  • the second control member 112 of the circulation of the refrigerant fluid is open, so that, when the refrigerant passes the main point of divergence 32 at low pressure and at low temperature, a first fraction of the refrigerant fluid is sent to the tertiary branch 8 and the main heat exchanger 34 while a second fraction of refrigerant fluid is sent to the second branch 5 in order to supply the second heat exchanger 51.
  • the second fraction of refrigerant fluid collects calories from the electrical energy storage device 63 via the heat transfer fluid circulating in the loop 6.
  • the refrigerant fluid leaves the second heat exchanger 51 overheated and in the gaseous state, such overheating raising the temperature of the second refrigerant fraction above its saturation temperature at the same pressure.
  • the second fraction of refrigerant, superheated, and the first fraction of refrigerant, coming from the main heat exchanger 34 mix before joining the compression device 33 with moderate overheating , such overheating contributing to raising the coefficient of performance of circuit 2.
  • the temperature of the refrigerant fluid can be raised to values liable to reduce the performance of the heat treatment system 1 and a reduction in this temperature may be required.
  • that can, as illustrated in FIG. 11, be configured in order to implement a method of adjusting a temperature of the fluid. refrigerant at the outlet of the compression device 33. It is understood that such a method can be applied to any one of the combinations of the embodiments, variants and alternatives described above.
  • Such an adjustment method comprises in particular at least: a first step of estimating the temperature of the refrigerant fluid at the outlet of the compression device 33; a second step of comparing the estimated temperature of the refrigerant fluid (FR) with at least one threshold temperature value; a third step of regulating the heat exchange implemented in the second heat exchanger 51 and / or regulating the circulation of the refrigerant fluid in the second branch 5 implemented when the estimated temperature of the refrigerant fluid (FR) is higher or equal to the temperature threshold value.
  • the temperature estimation step can, by way of example, be carried out by measuring the temperature and / or the pressure of the refrigerant fluid circulating in circuit 2.
  • a measurement can be carried out by a sensor. 39 temperature and / or pressure.
  • such a measurement can be carried out downstream of the compression device 33 in the direction of circulation Si of the refrigerant fluid, for example on the main branch 3 between the compression device 33 and the first point of divergence 71.
  • the measurement taken is transmitted to a control unit 13 of the heat treatment system 1, which compares it with at least the temperature threshold value.
  • a coolant temperature threshold value could be of the order of H5 ° C.
  • such data transmission is schematically represented by the thin dotted line 2000.
  • the control unit 13 can then, as required, implement the third step of the adjustment method.
  • this third step consists in regulating the heat exchange implemented in the second heat exchanger 51, that is to say in the heat exchanger operating as a superheater and bypassing the heat exchanger. accumulation device 42.
  • the regulation of the heat exchange implemented within the second heat exchanger 51 aims in particular to increase the proportion of liquid phase of the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 51, for example in order to obtain a vapor content of the order of 0.80, so that, when the refrigerant fractions coming from the storage device 42 and from the second heat exchanger 51 mix at the level of the main point of convergence 31, the temperature of this mixture is lowered to values suitable for optimal operation of the heat treatment system 1, thus reducing the temperature of the refrigerant fluid measured downstream of the compression device 33.
  • Such regulation is controlled by the control unit 13 and schematically represented by the thin dotted line 3000.
  • the third step of the adjustment method can comprise a sub-step of increasing the flow of refrigerant fluid circulating in the second branch 5.
  • the control unit 13 can, by way of example, increase the flow of refrigerant fluid through the second control member 112 of the flow rate of refrigerant fluid, when the heat treatment system 1 is produced according to the first variant embodiment, or through the second management member 382 of the circulation, visible in FIG. 5 when the heat treatment system 1 is produced according to the second variant embodiment.
  • the third step of the adjustment process may include a sub-step of reducing the flow rate of the coolant or the flow rate of the internal air flow FA2 involved in the heat exchange implemented in the second heat exchanger 51.
  • the third step of regulating the process can be implemented by reducing the flow rate of the heat transfer fluid circulating in the loop 6, for example by means of the circulation means 62, shown in FIG. 2.
  • the third step the temperature adjustment process refrigerant can be implemented by reducing the flow rate of this internal air flow FA2 through the second heat exchanger 51, as shown in Figure 3.
  • FIG. 12 illustrates a general representation of a particular example of an embodiment of the heat treatment system 1, such an alternative being able to be applied to the various examples and embodiment as previously described with reference to FIGS. 1 to 3, and this independently of the variant embodiment, shown in Figures 4 and 5, which it incorporates.
  • the heat treatment system 1 comprises at least one internal heat exchanger 14 configured to implement a heat exchange between a first part 141 and a second part 142 of the internal heat exchanger 14.
  • the first part 141 of the internal heat exchanger 14 is particularly fitted in a first portion 301 of the heat treatment system 1 which extends between the storage device 42 and the compression device 33 and in which the refrigerant fluid is subjected to low pressure and low temperature.
  • the first part 141 of the heat exchanger is disposed downstream of the accumulation device 42 according to the direction of flow Si of the refrigerant fluid.
  • the second part 142 of the internal heat exchanger 14 is arranged in a second portion 302 of the heat treatment system 1, in which the refrigerant fluid is subjected to a high pressure and a high temperature, which extends between the heat exchanger.
  • main heat 34 and the main point of divergence 32 that is to say upstream of the circulation management member 38 configured to ensure the expansion and / or to regulate the flow of the refrigerant fluid.
  • the first part 141 of the internal heat exchanger 14 can be arranged on the first branch 4, between the storage device 42 and the main point of convergence 31, as shown in FIG. 12.
  • the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 51 bypasses the first part 141 of the internal heat exchanger 14 while than the fluid refrigerant leaving the first heat exchanger 41 and / or the third heat exchanger 102 and / or the main heat exchanger 34 is fed to the first part 141 of the internal heat exchanger 14.
  • the first part 141 of the internal heat exchanger 14 can be interposed between the main point of convergence 31 and the compression device 33, such an alternative being represented by the first part 141 'of the internal heat exchanger 14 , shown in Figure 13.
  • the refrigerant fluid leaving the first heat exchanger 41 and / or the second heat exchanger 51 and / or the third heat exchanger 102 and / or the main heat exchanger 34 is fed to the first part 141 of the internal heat exchanger 14.
  • Such an internal heat exchanger 14 allows the recovery of calories from a portion of the refrigerant circuit 2, here the second portion 302, high pressure, to exchange them with another portion of this same circuit 2, here the first portion 301, low pressure, so as to reduce the power consumed by the compression device 33 and overall increase the performance of the refrigerant fluid circuit 2, in particular when the heat treatment system 1 operates according to any one of the first, second or third modes of operation as previously described with reference to Figures 6, 7 or 8.
  • the internal heat exchanger 14 being disposed between two portions 301, 302 of circuit 2 having a temperature differential between them, it is understood that it thus allows heat exchange between its two parts 141, 141 ', 142 and therefore between the two portions 301, 302 of the refrigerant fluid circuit 2 on which these parts 141, 141 ', 142 of the internal heat exchanger 14 are arranged.
  • the internal heat exchanger 14 advantageously allows, on the one hand, the heating of the refrigerant fluid upstream of the compression device 33 so that this refrigerant fluid is exclusively in gaseous form when it reaches the inlet of the compression device 33 and on the other hand to cool the refrigerant fluid upstream of the 'member 38 for managing the circulation of the refrigerant, and this independently of the variant implemented, so that the pressure drop operated by this member 38 is facilitated.
  • the heat treatment system 1 comprises such a heat exchanger and the second heat exchanger 51 is capable of operating as a superheater, for example when the circuit 2 operates according to any one of the second, third or fifth operating modes as described with reference to FIGS.
  • the heat treatment system 1 can then be configured so as to implement the temperature adjustment method as previously explained, the description of the temperature adjustment method as well as the components of the heat treatment system 1 described. with reference to FIG. 11 which can be transposed to the present alternative embodiment.
  • the heat treatment system 1 comprises at least the temperature and / or pressure sensor 39 as well as the control unit 13.
  • the heat treatment system 1 may comprise at at least one bypass branch 15, configured to send at least part of the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 51 to the first part 141 of the internal heat exchanger 14.
  • Said branch 15 of the refrigerant fluid extends between a branch point 151 and a connection point 152.
  • the branch point 151 is disposed on the second branch 5, between the second heat exchanger 51 and the main point of convergence 31 , while the connection point 152 is arranged on the first main branch 4, between the storage device 42 and the first part 142 of the internal heat exchanger 14.
  • the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 51 can thus be sent to the bypass branch 15 and / or continue to circulate on the second branch 5, to the main point of convergence 31.
  • the bypass branch 15 of the refrigerant fluid can extend between the bypass point 151, here disposed between the second heat exchanger 51 and the main point of convergence 31, and the connection point 152, here disposed in the main branch 3, between the first part 141 'of the internal heat exchanger 14 and the compression device 33 so as to bypass the first part 141 'of said internal heat exchanger 14 and thus contribute to the regulation of the temperature of the refrigerant fluid if necessary.
  • the circulation of the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 51 can be regulated.
  • the heat treatment system 1 can thus comprise at least one regulator 153, 154 of the flow of refrigerant fluid arranged on the bypass branch 15 and / or between the bypass point 151 and the main point of convergence 31 on the second branch 5.
  • the heat treatment system 1 can comprise the member for regulating the flow of refrigerant fluid, called the first regulator member 153, arranged on the bypass branch 15, and at least one second regulator 154 of the flow of refrigerant fluid, disposed between the bypass point 151 and the main point of convergence 31, these regulators 153, 154 being configured to selectively direct the refrigerant circulating in the second branch 5 towards the bypass branch 15 then to the first part 141 of the internal heat exchanger 14 and / or to the main branch 3.
  • such regulators 153, 154 can be configured to regulate the flow of the refrigerant fluid.
  • the heat treatment system 1 could include a single refrigerant fluid flow regulator, for example a multi-way valve, arranged at the bypass point 151.
  • the heat treatment system 1 can be devoid of the regulating member (s) 153, 154 as described above.
  • the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 51 then circulates simultaneously in the bypass branch 15 and in the second branch 5 in the direction of the main point of convergence 31.
  • the bypass branch can comprise a pipe with a diameter less than that of a pipe used for the second branch 5 and / or for the main branch 3 so as to regulate the distribution of the coolant.
  • the third step of the process for adjusting the temperature of the refrigerant fluid can be carried out by regulating the temperature. heat exchange carried out in the second heat exchanger 51, as previously described with reference to FIG. 11, and / or by regulating the circulation of the refrigerant fluid in the second branch 5, that is to say by controlling , as needed, the path of the refrigerant circulating in the second branch 5 either towards the main branch 3 and the main point of convergence so as to bypass the storage device 42 and the first part 141 of the internal heat exchanger 14 , or to the bypass branch 15 so as to send at least part of the refrigerant fluid through said first part 141 of the internal heat exchanger 14.
  • control unit 13 can regulate: the flow of the refrigerant fluid circulating in the second branch 5, for example by means of the second control member 112 or second management member 382, visible in Figures 4 and 5, depending on the variant implemented, and / or;
  • the control unit 13 can adjust the temperature of the refrigerant fluid downstream of the compression device 33 by increasing the flow rate of the refrigerant fluid circulating in the second heat exchanger 51, thus increasing the portion of the liquid phase of the fraction of refrigerant fluid circulating in the second secondary branch 5.
  • the control unit 13 can then, according to need, also control the flow of this same fraction of refrigerant fluid by closing the first regulator 153 and by opening the second regulator 154.
  • the refrigerant fraction from the second heat exchanger 51 then bypasses the first part 141 of the internal heat exchanger 14 and does not capture calories from the refrigerant circulating in the second part 142 of said internal heat exchanger 14.
  • this fraction of refrigerant fluid mixes with the refrigerant fraction (s) from the first heat exchanger 41 and / or the third heat exchange and / or the main heat exchanger 34 passing through the storage device 42 and through the first part 141 of the internal heat exchanger 14, thus lowering the temperature of the refrigerant mixture upstream of the compression device 33 and thus allowing also to lower the temperature of the coolant downstream of the compression device 33 to values suitable for optimizing the performance of the heat treatment system 1.
  • control unit 13 can then control the flow of this same fraction of refrigerant fluid by opening the first regulating member 153 and closing the second regulating member 154.
  • the present invention relates to a heat treatment system comprising a refrigerant fluid circuit making it possible to ensure simply and without excess consumption the heat treatment of at least one element of an electric power train.
  • a vehicle such as an electrical energy storage device configured to supply electrical energy to an electric drive motor of the vehicle, as well as the heat treatment of a passenger compartment of said vehicle.
  • the coefficient of performance of the heat treatment system according to the invention is thus improved, in particular when the requirements, in particular for cooling, are greater than the usual requirements of the vehicle.
  • the invention also relates to a method for adjusting the temperature of the refrigerant fluid circulating in such a treatment system so as to optimize its performance.
  • the invention cannot, however, be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to all equivalent means or configurations and to any technically operative combination of such means.
  • the architecture of the refrigerant circuit can be modified without harming the invention insofar as it ultimately fulfills the functions described in this document.

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Abstract

Système de traitement thermique (1) destiné à un véhicule comportant : - une branche principale (3) comprenant un échangeur de chaleur principal (34) et qui s'étend entre un point principal de convergence (31) et un point principal de divergence (32), - une première branche (4) et une deuxième branche (5) s'étendant entre le point principal de divergence (32) et le point principal de convergence (31), la première branche (4) comprenant un premier échangeur thermique (41) et un dispositif d'accumulation (42) du fluide réfrigérant (FR), la deuxième branche (5) comprenant un deuxième échangeur thermique (51), - une branche secondaire (7) comprenant un échangeur de chaleur secondaire (73) et s'étendant entre un premier point de divergence (71), disposé entre le dispositif de compression (33) et l'échangeur de chaleur principal (34), et un premier point de convergence (72), disposé entre l'échangeur de chaleur principal (34) et le point principal de convergence (31).

Description

SYSTEME DE TRAITEMENT THERMIQUE POUR VEHICULE
Le domaine de la présente invention est celui des systèmes de traitement thermique pour véhicule, notamment pour véhicule automobile hybrides ou électriques, ces systèmes de traitement thermique comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant utilisé pour chauffer ou refroidir différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu d’utiliser ce circuit de fluide réfrigérant pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit. Un tel circuit de fluide réfrigérant est intégré dans un système de traitement thermique qui est associé à une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un habitacle de véhicule de sorte à traiter thermiquement un flux d’air extérieur au véhicule se dirigeant vers l’habitacle. En effet, un tel circuit permet, à l’aide des changements d’état du fluide réfrigérant, de chauffer et/ou de refroidir un flux d’air envoyé à l’intérieur de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.
Dans une autre application de ce circuit, il est connu de l’utiliser pour refroidir au moins un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule, c’est-à-dire une chaîne de traction comportant un moteur fonctionnant au moins partiellement à l’énergie électrique alimenté par un ou plusieurs dispositifs de stockage d’énergie électrique embarqué sur le véhicule. L’ensemble de ces éléments supportant mal les changements de températures trop importants, on comprend que le système de traitement thermique, et notamment le circuit de fluide réfrigérant, assure leur régulation thermique, plus particulièrement leur refroidissement. Cet élément de la chaîne de traction peut notamment être le dispositif de stockage d’énergie électrique utilisé pour fournir de l’énergie électrique ou encore le moteur électrique capable de mettre en mouvement ledit véhicule. Le circuit de fluide réfrigérant est ainsi dimensionné pour refroidir ce dispositif de stockage d’énergie électrique pour des températures qui restent modérées. De tels systèmes de traitement thermique sont le plus souvent au moins en partie agencés en face avant des véhicules. Plus exactement, ces systèmes de traitement thermique comprennent classiquement au moins un échangeur thermique qui est agencé au niveau de cette face avant. Dans un contexte de limitation de l’encombrement des équipements aménagés en face avant, la réduction des dimensions d’un tel échangeur thermique s’accompagne d’une perte d’efficacité des systèmes de traitement thermique et donc de sa capacité de refroidissement des différents éléments électriques susnommés. Une telle perte de performance est particulièrement notable lorsque le dispositif de stockage électrique du véhicule est utilisé d’une manière qui provoque un échauffement important de celui-ci, par exemple lors d’une phase de charge rapide du dispositif de stockage. La charge rapide consiste à charger le dispositif de stockage électrique sous une tension et un ampérage élevés de manière à charger le dispositif de stockage électrique en un temps court de quelques dizaines de minutes. Cette charge rapide implique un échauffement du dispositif de stockage électrique supérieur à celui observer lors du fonctionnement usuel du dispositif de stockage qu’il convient donc de traiter.
De plus, lors d’une phase de charge ou de charge rapide, il peut être nécessaire de maintenir un niveau de confort thermique acceptable à l’intérieur de l’habitacle, c’est- à-dire que le circuit de fluide réfrigérant peut être amené à devoir simultanément assurer le traitement thermique de l’habitacle et le traitement thermique du dispositif de stockage. De telles demandes impliquent une performance du système de traitement qui requiert un dimensionnement du système, et notamment de l’échangeur thermique disposé en face avant, qui le rend peu compatible avec les contraintes de dimensionnement des véhicules automobiles, notamment les véhicules mus par un moteur électrique, actuels.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à résoudre ces différents inconvénients en proposant un système de traitement thermique destiné à un véhicule et comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant qui comporte une branche principale s’étendant entre un point principal de convergence et un point principal de divergence, et au moins une première branche et une deuxième branche qui s’étendent entre le point principal de divergence et le point principal de convergence, en parallèle l’une de l’autre et en série de la branche principale : - la branche principale comportant au moins un dispositif de compression et un échangeur de chaleur principal configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule ; la première branche comprenant un premier échangeur thermique et un dispositif d’accumulation du fluide réfrigérant, le dispositif d’accumulation étant disposé entre le premier échangeur thermique et le point principal de convergence ; - la deuxième branche comprenant un deuxième échangeur thermique ;
Le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention comprend, par ailleurs, une branche secondaire qui s’étend entre un premier point de divergence, disposé sur la branche principale entre le dispositif de compression et l’échangeur de chaleur principal, et un premier point de convergence, disposé sur la branche principale entre l’échangeur de chaleur principal et le point principal de divergence, et la branche secondaire comprenant un échangeur de chaleur secondaire configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle du véhicule.
Il est entendu que, dans l’ensemble de la description ci-après, les qualificatifs « principal », « premier », « deuxième » ou encore « primaire », « secondaire » ont pour vocation de distinguer des éléments similaires du système de traitement thermique et ne confèrent pas une quelconque hiérarchie des composants au sein dudit système.
Le circuit de fluide réfrigérant du système de traitement thermique selon l’invention est configuré pour fonctionner alternativement en mode pompe à chaleur, de sorte à réchauffer le flux d’air intérieur avant de l’envoyer dans l’habitacle, ou en mode climatisation, afin de refroidir le flux d’air intérieur avant de l’envoyer dans l’habitacle. Selon le mode de fonctionnement mis en œuvre, l’échangeur de chaleur principal ainsi que le premier échangeur thermique ou le deuxième échangeur thermique peuvent être configurés pour fonctionner comme un condenseur ou comme un évaporateur, vis-à-vis du fluide réfrigérant. En d’autres termes, le premier échangeur thermique ou le deuxième échangeur thermique peut être installé dans une installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation.
L’échangeur de chaleur secondaire peut avantageusement être configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur direct entre le fluide réfrigérant et le flux d’air interne. De manière alternative, l’échangeur de chaleur secondaire peut être configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un fluide caloporteur circulant dans une boucle annexe qui peut comprendre au moins un échangeur de chaleur annexe configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide caloporteur et le flux d’air intérieur. De la sorte, l’échangeur de chaleur secondaire contribue à mettre en œuvre un échange thermique indirect entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur par l’intermédiaire du fluide caloporteur circulant dans la boucle annexe.
On entend par « dispositif d’accumulation » un dispositif permettant de séparer une phase liquide d’une phase gazeuse du fluide réfrigérant ainsi que d’accumuler la phase liquide du fluide réfrigérant de sorte à envoyer un fluide réfrigérant essentiellement gazeux vers le dispositif de compression. Au sein du système de traitement thermique, au moins le premier échangeur thermique et/ou l’échangeur de chaleur principal sont destinés à alimenter le dispositif d’accumulation en fluide réfrigérant tandis que le deuxième échangeur thermique, disposé dans la deuxième branche, est destiné à contourner ledit dispositif d’accumulation. Le deuxième échangeur thermique est en effet raccordé en aval du dispositif d’accumulation, selon un sens de circulation du fluide réfrigérant dans le circuit, de sorte à pouvoir générer une surchauffe du fluide qui rejoint directement le dispositif de compression, contribuant ainsi à élever le coefficient de performance du circuit. Par « directement » on entend qu’il n’y a pas de bouteille ou de dispositif d’accumulation entre le deuxième échangeur thermique et le dispositif de compression.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, au moins l’un des premier échangeur thermique et deuxième échangeur thermique peut être thermiquement couplé à une boucle de fluide caloporteur comprenant au moins un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule et au moins l’autre des premier échangeur thermique et deuxième échangeur thermique peut être configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur à l’habitacle.
Selon différents modes de réalisation de la présente invention, le premier échangeur thermique ou le deuxième échangeur thermique peut être thermiquement couplé à l’un des éléments de la chaîne de traction électrique du véhicule.
On qualifiera, dans l’ensemble de la description ci-après, de premier mode de réalisation le système de traitement thermique dans lequel le premier échangeur thermique est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur tandis que le deuxième échangeur thermique est thermiquement couplé à l’au moins un élément de la chaîne de traction.
On qualifiera de deuxième mode de réalisation le système de traitement thermique dans lequel le premier échangeur thermique est thermiquement couplé à l’au moins un élément de la chaîne de traction tandis que le deuxième échangeur thermique est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur.
On entend par « couplé thermiquement » le fait que le premier échangeur thermique ou le deuxième échangeur thermique soit configuré pour permettre le traitement thermique, et notamment le refroidissement dudit élément. De la sorte, le système de traitement thermique peut être configuré pour dissiper les calories générées par au moins l’un des éléments de la chaîne de traction, par exemple un moteur capable de mettre en mouvement ledit véhicule et fonctionnant au moins partiellement à l’énergie électrique, un module électronique de commande le contrôlant et/ou un dispositif de stockage d’énergie électrique utilisé pour fournir de l’énergie au moteur.
Selon un aspect de l’invention, la branche secondaire comprend au moins un moyen de régulation du débit de fluide réfrigérant et/ou un clapet anti-retour secondaire.
On entend ici par « moyen de régulation du débit », un composant du système de traitement thermique configuré pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant dans la branche secondaire ou pour en réguler le débit tel qu’une vanne deux voies ou multivoies.
Par « clapet anti-retour », on entend, dans la présente description, un composant du système de traitement thermique configuré pour limiter la circulation du fluide réfrigérant au sein de la branche considérée, ici la branche secondaire, à un seul sens de circulation.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le système de traitement thermique peut comprendre au moins une branche tertiaire qui s’étend entre un deuxième point de divergence, disposé entre l’échangeur de chaleur principal et le premier échangeur thermique, et un deuxième point de convergence, disposé sur la branche principale entre le premier point de divergence et l’échangeur de chaleur principal. A titre d’exemple, le deuxième point de divergence peut être disposé sur la première branche. Selon un exemple particulier de réalisation, le deuxième point de divergence et le point principal de divergence peuvent être confondus, de sorte que la première branche, la deuxième branche et la branche tertiaire soient arrangées en parallèle les unes des autres et en série de la branche principale du circuit.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le système de traitement thermique peut comprendre une branche quaternaire qui s’étend entre un troisième point de divergence, disposé sur la branche principale entre l’échangeur de chaleur principal et le premier point de convergence, et un troisième point de convergence, disposé sur la première branche entre le premier échangeur thermique et le dispositif d’accumulation, la branche quaternaire comprenant au moins un dispositif de régulation du débit de fluide réfrigérant.
Similairement à ce qui a été exposé en référence au moyen de régulation du débit, le dispositif de régulation du débit de fluide est configuré pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant dans la branche quaternaire ou pour en réguler le débit.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la branche principale comprend au moins un clapet anti-retour principal, disposé entre l’échangeur de chaleur principal et le premier point de convergence. Un tel clapet anti-retour est notamment configuré pour limiter la circulation du fluide réfrigérant au sein de la branche principale selon le mode de fonctionnement mis en œuvre.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le système de traitement thermique comprend une troisième branche qui s’étend entre le point principal de divergence et un quatrième point de convergence, disposé sur la première branche entre le premier échangeur thermique et le dispositif d’accumulation, la troisième branche comprenant au moins un troisième échangeur thermique.
En d’autres termes, le troisième échangeur thermique est arrangé en parallèle du premier échangeur thermique. Ainsi, le dispositif d’accumulation peut être alimenté par le premier échangeur thermique et/ou par le troisième échangeur thermique et/ou par l’échangeur thermique principal.
De manière avantageuse, le troisième échangeur thermique peut être thermiquement couplé à au moins l’un des éléments de la chaîne de traction électrique du véhicule tel que précédemment exposé. Avantageusement, le premier échangeur thermique ou le deuxième échangeur thermique d’une part, et le troisième échangeur thermique d’autre part, peuvent être affectés au traitement thermique d’un même élément de la chaîne de traction électrique de sorte à en optimiser la régulation thermique. A titre d’exemple, l’élément de la chaîne de traction peut être le dispositif de stockage d’énergie électrique. Le système de traitement thermique est avantageusement adapté pour répondre à des besoins de refroidissement supérieurs à ceux requis lors du fonctionnement usuel du dispositif de stockage, pouvant par exemple être observés lors d’une phase de charge rapide ou lors de traitement thermique de l’habitacle simultanément à la charge du dispositif de stockage d’énergie électrique.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le système de traitement thermique peut comprendre au moins un échangeur de chaleur tertiaire configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule, l’échangeur de chaleur tertiaire étant disposé sur la branche principale entre l’échangeur de chaleur principal et le point principal de divergence.
De manière particulière, l’échangeur de chaleur tertiaire peut être disposé en amont de l’échangeur de chaleur principal selon un sens de circulation du flux d’air extérieur.
Particulièrement, l’échangeur de chaleur tertiaire peut être directement disposé en amont de l’échangeur de chaleur principal selon le sens de circulation du flux d’air extérieur de sorte que le flux d’air réchauffé par échange thermique avec l’échangeur de chaleur tertiaire est directement envoyé vers l’échangeur de chaleur principal. L’échangeur de chaleur principal et l’échangeur de chaleur tertiaire peuvent ainsi être aménagés en face avant du véhicule ou, de manière alternative, sur un pavillon du véhicule, dans une aile arrière et d’une manière générale en toutes zones du véhicule qui peut être balayées par le flux d’air extérieur.
Dans un tel arrangement, le fluide réfrigérant sortant de l’échangeur de chaleur principal est envoyé vers l’échangeur de chaleur tertiaire avant de passer par le point principal de divergence. L’échangeur de chaleur tertiaire fonctionne alors comme une unité de sous-refroidissement du fluide réfrigérant, c’est-à-dire que l’échangeur de chaleur tertiaire est configuré pour abaisser la température du fluide réfrigérant en dessous de sa température de condensation, contribuant ainsi à optimiser les performances du système de traitement thermique.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le système de traitement thermique comprend au moins un organe de gestion de la circulation configuré pour opérer une détente du fluide réfrigérant et/ou pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant à son travers et disposé entre le premier point de convergence et le point principal de convergence.
En d’autres termes, l’organe de gestion de la circulation est configuré pour mettre en œuvre une fonction de réduction de la pression du fluide réfrigérant, par exemple de sorte à passer le fluide réfrigérant d’une haute pression à une basse pression, inférieure à la haute pression, ou pour mettre en œuvre une fonction d’entrave de la circulation du fluide réfrigérant. A titre d’exemple, l’organe de gestion de la circulation peut être un détendeur électronique équipé d’une fonction d’arrêt.
Selon une première variante de réalisation du système de traitement thermique l’organe de gestion de la circulation peut être disposé sur la branche principale, le système de traitement thermique comprenant au moins un organe de contrôle du débit de fluide réfrigérant disposé sur la première branche et/ou sur la deuxième branche entre l’organe de gestion et le point principal de convergence.
En d’autres termes, dans cette première variante, l’organe de gestion de la circulation est particulièrement disposé entre le premier point de convergence et le point principal de divergence. Le fluide réfrigérant est alors soumis à une basse pression lorsqu’il circule au niveau du point principal de divergence, c’est à dire préalablement à sa distribution dans la première branche et/ou dans la deuxième branche et/ou dans la troisième branche et/ou dans la branche tertiaire.
On entend par « organe de contrôle du débit » un composant du système de traitement thermique configuré pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant dans la branche considérée ou pour en réguler le débit. A titre d’exemple, l’organe de contrôle du débit peut consister en une vanne deux voies ou en une vanne multivoies.
Notamment, le système de traitement thermique peut comprendre une pluralité d’organes de contrôle du débit. Avantageusement, au moins l’un de ces organes de contrôle du débit peut être disposé sur la troisième branche et/ou sur la branche tertiaire. Selon une deuxième variante, le système de traitement thermique peut comprendre une pluralité d’organes de gestion de la circulation du fluide réfrigérant, au moins l’organe de gestion de la circulation, appelé ci-après premier organe de gestion de la circulation étant disposé dans la première branche, entre le point principal de divergence et le premier échangeur thermique, et un deuxième organe de gestion de la circulation étant disposé sur la deuxième branche, entre le point principal de divergence et le deuxième échangeur thermique.
En d’autres termes, dans une telle variante le fluide réfrigérant passant au niveau du point principal de divergence est soumis à une haute pression et la détente du fluide réfrigérant est au moins mise en œuvre dans les première branche et deuxième branche, et non dans la branche principale du circuit.
Par ailleurs, le système de traitement thermique peut comprendre un troisième organe de gestion de la circulation, disposé dans la troisième branche entre le point principal de divergence et le troisième échangeur thermique. Additionnellement, le système de traitement thermique peut comprendre au moins un organe tertiaire de gestion de la circulation du fluide réfrigérant, disposé sur la branche tertiaire, c’est-à-dire en amont de l’échangeur de chaleur principal.
Selon une alternative de réalisation de la première variante et de la deuxième variante du système de traitement thermique, celui-ci peut comprendre un module de distribution du fluide réfrigérant, le module de distribution comportant au moins un boîtier délimitant un volume interne dans lequel sont disposés le point principal de divergence et l’au moins un organe gestion de la circulation du fluide réfrigérant.
Particulièrement, lorsque le système de traitement thermique est réalisé selon la première variante, le module de distribution du fluide réfrigérant peut loger au moins l’un des organes de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant. Avantageusement, le module de distribution peut loger l’ensemble des organes de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant.
Similairement, lorsque le système de traitement thermique est réalisé selon la deuxième variante, le module de distribution du fluide réfrigérant peut héberger une pluralité des organes de gestion de la circulation du fluide réfrigérant. Avantageusement, le module de distribution peut héberger l’ensemble des organes de gestion de la circulation du fluide réfrigérant. Un tel module de distribution participe notamment à regrouper physiquement, au sein du système de traitement thermique, le ou les organe(s) de gestion de la circulation et/ou le ou les organe(s) de contrôle de la circulation, simplifiant ainsi leur incorporation au sein du véhicule. Selon un mode particulier de réalisation, applicable au premier mode de réalisation, au deuxième mode de réalisation ainsi qu’aux différentes variantes de réalisation précédemment exposées, le système de traitement thermique peut comprendre au moins un échangeur thermique interne configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre une première partie et une deuxième partie de l’échangeur thermique interne, la première partie de l’échangeur thermique interne étant comprise dans une première portion du système de traitement thermique qui s’étend entre le dispositif d’accumulation et le dispositif de compression, et la deuxième partie de l’échangeur thermique interne étant comprise dans une deuxième portion du système de traitement thermique qui s’étend entre l’échangeur de chaleur principal et le point principal de divergence.
Dans un tel arrangement, la première partie de l’échangeur thermique interne peut ainsi être disposée sur la branche principale de sorte à être interposée entre le point principal de convergence et le dispositif de compression de sorte qu’au moins le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur thermique et/ou du deuxième échangeur thermique est amené vers la première partie de l’échangeur thermique interne. De manière alternative, la première partie de l’échangeur thermique interne peut être disposée sur la première branche, entre le dispositif d’accumulation et le point principal de convergence, de sorte que le fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique contourne la première partie de l’échangeur thermique interne. Selon une caractéristique optionnelle de ce mode particulier, lorsque la première partie de l’échangeur thermique interne est disposée entre le dispositif d’accumulation et le point principal de convergence, le système de traitement thermique peut comprendre une branche de dérivation du fluide réfrigérant qui s’étend entre un point de dérivation, disposé entre le deuxième échangeur thermique et le point principal de convergence, et un point de raccordement, disposé entre le dispositif d’accumulation et la première partie de l’échangeur thermique interne. En d’autres termes, une telle branche de dérivation est configurée pour envoyer au moins une partie du fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique vers la première partie de l’échangeur thermique interne.
Selon une caractéristique optionnelle d’une alternative de ce mode particulier de réalisation, lorsque la première partie de l’échangeur thermique interne est disposée entre le point principal de convergence et le dispositif de compression, le système de traitement thermique peut comprendre la branche de dérivation du fluide réfrigérant qui s’étend entre le point de dérivation, disposé entre le deuxième échangeur thermique et le point principal de convergence, et le point de raccordement, disposé entre la première partie de l’échangeur thermique interne et le dispositif de compression.
En d’autres termes, une telle branche de dérivation est configurée qu’au moins une partie du fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique contourne la première partie de l’échangeur thermique interne et puisse, selon le besoin, directement alimenter le dispositif de compression.
Avantageusement, et indépendamment du positionnement de la branche de dérivation, la circulation du fluide réfrigérant dans la branche de dérivation peut être régulée, le système de traitement thermique comprenant au moins un organe de régulation du débit de fluide réfrigérant disposé sur la branche de dérivation et/ou entre le point de dérivation et le point principal de convergence sur la deuxième branche.
A titre d’exemple, le système de traitement thermique peut comprendre au moins l’organe de régulation du débit de fluide réfrigérant, appelé premier organe de régulation du débit de fluide réfrigérant, disposé sur la branche de dérivation, et au moins un deuxième organe de régulation du débit de fluide réfrigérant, disposé entre le point de dérivation et le point principal de convergence.
De manière alternative, l’organe de régulation du débit de fluide réfrigérant peut consister en une vanne multivoies disposée au niveau du point de dérivation.
La présente invention concerne également un procédé d’ajustement d’une température du fluide réfrigérant en sortie du dispositif de compression équipant un système de traitement thermique tel que précédemment exposé, le procédé d’ajustement comprenant : - Une première étape d’estimation de la température du fluide réfrigérant en sortie du dispositif de compression ;
- Une deuxième étape de comparaison de la température estimée du fluide réfrigérant à au moins une valeur seuil de température ;
- Une troisième étape de régulation de l’échange thermique mis en œuvre dans le deuxième échangeur thermique et/ou de régulation de la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième branche mise en œuvre lorsque la température estimée du fluide réfrigérant est supérieure ou égale à la valeur seuil de température.
A titre d’exemple, la première étape peut comprendre une étape de mesure directe de la température du fluide réfrigérant ou de mesure de la pression du fluide réfrigérant de sorte à en extraire la température du fluide réfrigérant.
On entend par « régulation de l’échange thermique » la modification d’une variable du système de traitement thermique modifiant l’échange thermique mis en œuvre au sein du deuxième échangeur thermique. Par exemple, une telle variable peut être le débit du fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche et/ou le débit du fluide caloporteur circulant dans la boucle de fluide caloporteur, lorsque le système de traitement thermique est réalisé selon le premier mode de réalisation, ou le débit du flux d’air intérieur, lorsque le système de traitement thermique est réalisé selon le deuxième mode de réalisation.
On entend par « régulation de la circulation » le contrôle du cheminement du fluide réfrigérant au sein de la deuxième branche, c’est-à-dire le fait que le fluide réfrigérant circule intégralement ou non le long de la deuxième branche, par exemple lorsque le système de traitement thermique comprend l’échangeur thermique interne et la branche de dérivation.
Notamment, la troisième étape peut comprendre au moins une sous-étape d’augmentation du débit de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche.
Additionnellement ou de manière alternative, le deuxième échangeur thermique peut être thermiquement couplé à la boucle de fluide caloporteur ou le deuxième échangeur thermique étant configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur à l’habitacle, la troisième étape peut comprendre au moins une sous-étape de réduction du débit du fluide caloporteur ou du débit du flux d’air intérieur impliqué dans l’échange thermique mis en œuvre dans le deuxième échangeur thermique.
Un objet de la présente invention concerne également un véhicule automobile comprenant au moins un système de traitement thermique tel que précédemment exposé.
D’autres caractéristiques détails et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
La figure i est une représentation schématique générale d’un système de traitement thermique selon l’invention comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant ;
La figure 2 est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation du système de traitement thermique représenté à la figure t ;
La figure 3 est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique représenté à la figure 1 ;
La figure 4 est une représentation schématique partielle d’une première variante de réalisation des systèmes de traitement tels que représentés aux figures 1 à 3 ;
La figure 5 est une représentation schématique partielle d’une deuxième variante de réalisation des systèmes de traitement tels que représentés aux figures 1 à 3 ;
La figure 6 illustre schématiquement un premier exemple de fonctionnement du système de traitement thermique représenté à la figure 2 dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode refroidissement de l’habitacle ;
La figure 7 illustre schématiquement un deuxième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique représenté sur la figure 2 dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode refroidissement de l’habitacle et d’un élément d’une chaîne de traction du véhicule ;
La figure 8 illustre schématiquement un troisième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique représenté sur la figure 2 dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode refroidissement de l’habitacle et d’au moins un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule ; La figure g illustre schématiquement un quatrième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique représenté sur la figure 2 dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle ;
La figure io illustre schématiquement un cinquième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique représenté sur la figure 2 dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle et refroidissement de l’élément de la chaîne de traction électrique du véhicule ;
La figure n est une représentation schématique d’un procédé d’ajustement de la température du fluide réfrigérant circulant dans les systèmes de traitement thermique représentés aux figures 1, 2 ou 3 ;
La figure 12 est une représentation schématique d’un exemple particulier de réalisation des systèmes de traitement thermique tels que représentés aux figures 1, 2 ou 3 ;
La figure 13 est une représentation schématique d’une alternative de l’exemple particulier de réalisation représenté à la figure 12 ;
La figure 14 est une représentation schématique du procédé d’ajustement de la température du fluide réfrigérant circulant dans un système de traitement thermique tel que représenté à la figure 12 ;
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant.
La figure 1 est une représentation générale d’un système de traitement thermique 1 d’un véhicule comprenant au moins un circuit 2 de fluide réfrigérant FR, par exemple un fluide sous-critique tel que celui connu sous la référence R134A ou R1234YF, qui est notamment destiné au traitement thermique d’un habitacle du véhicule.
Les termes « amont » et « aval » employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation du fluide considéré, c’est-à-dire à un sens de circulation Si du fluide réfrigérant dans le circuit 2 ou à un sens de circulation S2 d’un flux d’air extérieur FAi à l’habitacle.
Dans les figures 6 à 10, le fluide réfrigérant est symbolisé par une flèche qui illustre le sens de circulation Si de ce dernier dans la canalisation considérée. Les traits pleins illustrent une portion du circuit 2 où le fluide réfrigérant circule tandis que les traits pointillés montrent une absence de circulation du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant à haute pression et haute température est représenté par des lignes épaisses. Le fluide réfrigérant à basse pression et basse température est représenté par des lignes fines.
Les dénominations « principal(e) », « premier/ère », « deuxième », « primaire » etc... n’ont pas vocation à indiquer un niveau de hiérarchisation ou ordonnancer les termes qu’elles accompagnent. Ces dénominations permettent de distinguer les termes qu’elles accompagnent et peuvent être interverties sans que soit réduite la portée de l’invention.
Tel qu’illustré à la figure 1, le circuit 2 de fluide réfrigérant FR est un circuit 2 fermé qui met en œuvre un cycle thermodynamique. Le circuit 2 comprend au moins une branche principale 3 qui s’étend entre un point principal de convergence 31 et un point principal de divergence 32 et sur laquelle sont disposés au moins un dispositif de compression 33, destiné à élever la pression du fluide réfrigérant, et un échangeur de chaleur principal 34 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et le flux d’air extérieur FAi à l’habitacle du véhicule.
Notamment, l’échangeur de chaleur principal 34 peut au moins être utilisé en tant que condenseur. Il peut être disposé en face avant du véhicule pour bénéficier d’un apport en flux d’air extérieur FAi lors de la phase de roulage. On notera que le dispositif de compression 33 peut prendre la forme d’un compresseur électrique, c’est-à-dire un compresseur qui comprend un mécanisme de compression, un moteur électrique et éventuellement un contrôleur.
Le circuit 2 comprend en outre au moins une première branche 4 et une deuxième branche 5 qui s’étendent entre le point principal de divergence 32 et le point principal de convergence 31, en parallèle l’une de l’autre et en série de la branche principale 3. La première branche 4 comprend un premier échangeur thermique 41 et un dispositif d’accumulation 42 du fluide réfrigérant qui est disposé entre le premier échangeur thermique 41 et le point principal de convergence 31. Le dispositif d’accumulation 42 est ainsi disposé en amont du point principal de convergence 31, et donc du dispositif de compression 33, selon le sens de circulation Si du fluide réfrigérant. Le dispositif d’accumulation 42 est configuré pour séparer une phase liquide d’une phase gazeuse du fluide réfrigérant et pour accumuler la phase liquide du fluide réfrigérant de sorte à envoyer un fluide réfrigérant essentiellement gazeux vers le dispositif de compression 33.
La deuxième branche 5 comprend au moins un deuxième échangeur thermique 51. La deuxième branche 5 est reliée à la branche principale 3 de sorte à assurer le contournement du dispositif d’accumulation 42. Ainsi, le dispositif d’accumulation 42 est apte à être au moins alimenté en fluide réfrigérant par le premier échangeur thermique 41 et/ou par l’échangeur de chaleur principal 34, tandis que le deuxième échangeur thermique 51 alimente directement, c’est-à-dire sans passer par le dispositif d’accumulation 42, le dispositif de compression 33.
Selon un exemple de réalisation, le premier échangeur thermique 41 et le deuxième échangeur thermique 51 peuvent être configurés pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et un flux d’air extérieur FA2 à l’habitacle du véhicule. En d’autres termes, le premier échangeur thermique 41 et le deuxième échangeur thermique 51 peuvent être configurés pour au moins fonctionner comme évaporateur. De manière optionnelle, l’un de ces échangeurs thermiques, par exemple le premier échangeur thermique 41, peut être configuré pour produire une puissance supérieure à l’autre échangeur thermique, ici le deuxième échangeur thermique 51. Par exemple, le premier échangeur thermique 41 peut présenter des dimensions supérieures à celles du deuxième échangeur thermique 51.
Selon d’autres exemples de réalisation particuliers de l’invention, au moins l’un des premier échangeur thermique 41 et deuxième échangeur thermique 51 est configuré de sorte à être thermiquement couplé à une boucle 6 de fluide caloporteur comprenant au moins un élément 61, visible aux figures 2 ou 3, d’une chaîne de traction électrique du véhicule tandis qu’au moins l’autre des premier échangeur thermique 41 et deuxième échangeur thermique 51 est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur FA2 à l’habitacle.
Les figures 2 et 3 illustrent ainsi deux modes de réalisation distincts du système de traitement thermique 1 tel que représenté à la figure 1, ces modes de réalisation se distinguant l’un de l’autre de par la fonction de leurs premier échangeur thermique 41 et deuxième échangeur thermique 51. La figure 2 représente un premier mode de réalisation du système de traitement thermique 1 dans lequel le premier échangeur thermique 41 est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et le flux d’air intérieur FA2 à l’habitacle tandis que le deuxième échangeur thermique 51 est thermiquement couplé à au moins l’un des éléments 61 de la chaîne de traction électrique du véhicule.
A l’inverse, la figure 3 représente un deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 dans lequel le premier échangeur thermique 41 est thermiquement couplé à au moins l’un des éléments 61 de la chaîne de traction électrique du véhicule tandis que le deuxième échangeur thermique 51 est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur FA2 à l’habitacle.
Tel qu’illustré dans la figure 2, la boucle 6 de liquide caloporteur est une boucle 6 fermée qui comprend au moins une conduite principale 600 sur laquelle sont au moins disposés le deuxième échangeur thermique 51, l’au moins un élément 61 de la chaîne de traction électrique et un moyen de mise en circulation 62 du fluide caloporteur, tel qu’une pompe. Il est à noter que, dans le deuxième échangeur thermique 51, les différents fluides circulant ne se mélangent pas et que l’échange thermique entre ces deux fluides se fait par conduction.
L’élément 61 de la chaîne de traction à traiter thermiquement, et notamment à refroidir, peut, par exemple, consister en un moteur électrique, un module de commande dudit moteur, ou en un dispositif de stockage 63 d’énergie électrique configuré pour alimenter ledit moteur en énergie électrique. A des fins de clarté, dans l’ensemble de la description ci-après, l’élément 61 de la chaîne de traction considéré sera le dispositif de stockage 63 d’énergie électrique et les termes « élément 61 de la chaîne de traction » et « dispositif de stockage 63 d’énergie électrique » pourront être utilisés sans distinction.
Il est entendu qu’une telle description de la boucle 6 de fluide caloporteur, ainsi que toute description faite en référence à ladite boucle 6, s’étend au deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 tel qu’illustré à la figure 3, à la différence que la boucle 6 de fluide caloporteur comprend alors le premier échangeur thermique 41 en lieu du deuxième échangeur thermique 51. Il en va de même pour l’exemple de réalisation tel que précédemment exposé, dans lequel le premier échangeur thermique 41 et le deuxième échangeur thermique 51 sont configurés pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et un flux d’air extérieur FA2 à l’habitacle, l’ensemble de la description du présent texte pouvant s’appliquer mutatis-mutandis.
Le système de traitement thermique 1 tel qu’illustré aux figures 1 à 3 comprend également au moins une branche secondaire 7 qui s’étend entre un premier point de divergence 71 et un premier point de convergence 72. Le premier point de divergence 71 est particulièrement disposé sur la branche principale 3 entre le dispositif de compression 33 et l’échangeur de chaleur principal 34 tandis que le premier point de convergence 72 est disposé sur la branche principale 3 entre l’échangeur de chaleur principal 34 et le point principal de divergence 32. En d’autres termes, la branche secondaire 7 est aménagée au sein du système de traitement thermique 1 de sorte à pouvoir assurer, selon le mode de fonctionnement mis en œuvre par le circuit 2, le contournement de l’échangeur de chaleur principal 34.
La branche secondaire 7 comprend un échangeur de chaleur secondaire 73 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur FA2 envoyé dans l’habitacle du véhicule. L’échangeur de chaleur secondaire 73 est ainsi configuré pour fonctionner en tant que condenseur dans une installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation du véhicule. L’échange thermique entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur se produit alors de manière directe.
Selon une alternative non représentée, l’échangeur de chaleur secondaire 73 peut être configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un fluide caloporteur circulant dans une boucle annexe. Une telle boucle annexe peut comprendre au moins un échangeur de chaleur annexe configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide caloporteur et le flux d’air intérieur FA2. Autrement dit, dans une telle alternative, l’échangeur de chaleur secondaire 73 contribue à mettre en œuvre un échange thermique indirect entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur FA2 par l’intermédiaire du fluide caloporteur circulant dans la boucle annexe.
En outre, la branche secondaire 7 comprend au moins un moyen de régulation 74 du débit de fluide réfrigérant, configuré pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant dans la branche secondaire 7 ou pour en réguler le débit, et/ou un clapet anti-retour secondaire 75 configuré pour limiter la circulation du fluide réfrigérant au sein de la branche secondaire 7 à un seul sens de circulation et notamment, dans l’exemple illustré, prévenir la circulation du fluide réfrigérant depuis le premier point de convergence 72 vers le premier point de divergence 71 au sein de la branche secondaire 7.
Additionnellement, le système de traitement thermique 1 peut comprendre, dans la branche principale 3, au moins un élément de régulation 35 du débit de fluide réfrigérant. Un tel élément de régulation 35 est configuré pour modifier le débit de fluide réfrigérant et/ou interrompre la circulation dudit fluide réfrigérant dans au moins une partie de la branche principale 3. L’élément de régulation 35 est disposé entre le premier point de divergence 71 et l’échangeur de chaleur principal 34 de sorte à diriger de manière sélective le fluide réfrigérant vers le reste de la branche principale 3 ou vers la branche secondaire 7.
Le système de traitement thermique 1 selon l’invention peut être configuré de sorte à mettre en œuvre différents modes de fonctionnement relatifs au traitement thermique de l’habitacle et/ou de l’au moins un élément 61 de la chaîne de traction électrique. A cette fin, le système de traitement thermique 1 selon l’invention peut comprendre au moins une branche tertiaire 8 et/ou une branche quaternaire 9.
La branche tertiaire 8 s’étend entre un deuxième point de divergence 81, disposé entre l’échangeur de chaleur principal 34 et le premier échangeur thermique 41, et un deuxième point de convergence 82, disposé sur la branche principale 3, entre le premier point de divergence 71 et l’échangeur de chaleur principal 34. Selon une alternative non représentée, le deuxième point de divergence 81 et le point principal de divergence 32 peuvent être confondus.
La branche quaternaire 9 s’étend quant à elle entre un troisième point de divergence 91, disposé sur la branche principale 3 entre l’échangeur de chaleur principal 34 et le premier point de convergence 72, et un troisième point de convergence 92 disposé sur la première branche 4 entre le premier échangeur thermique 41 et le dispositif d’accumulation 42. La branche quaternaire 9 comprend au moins un dispositif de régulation 93 du débit de fluide réfrigérant configuré pour interrompre, selon le mode de fonctionnement mis en œuvre par le circuit 2, la circulation du fluide réfrigérant dans la branche quaternaire 9 et/ou réguler le débit du fluide réfrigérant au sein de cette même branche.
Particulièrement, la branche principale 3 du circuit 2 peut comprendre au moins un clapet anti-retour principal 36, disposé entre l’échangeur de chaleur principal 34 et le premier point de convergence 72, et configuré pour empêcher le fluide réfrigérant de circuler depuis le premier point de convergence 72 vers l’échangeur de chaleur principal 34.
Le système de traitement thermique 1 peut également comprendre, de manière optionnelle, au moins une troisième branche 10 qui s’étend entre le point principal de divergence 32 et un quatrième point de convergence 101, disposé sur la première branche 4 entre le premier échangeur thermique 41 et le dispositif d’accumulation 42. La troisième branche 10 comprend au moins un troisième échangeur thermique 102 thermiquement couplé à au moins l’un des éléments de la chaîne de traction électrique du véhicule.
Selon une caractéristique optionnelle et selon le mode de réalisation mis en œuvre, le premier échangeur thermique 41 ou le deuxième échangeur thermique 51 d’une part et le troisième échangeur thermique 102 d’autre part peuvent être configurés pour conjointement traiter thermiquement le même élément 61 de la chaîne de traction électrique, par exemple le dispositif de stockage 63 d’énergie électrique. Un tel arrangement permet, notamment, de répondre à des besoins de refroidissement supérieurs à ceux requis lors d’un fonctionnement usuel du dispositif de stockage 63, pouvant par exemple être observés lors d’une phase de charge rapide ou lors de traitement thermique de l’habitacle simultanément à la charge du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique.
Selon une alternative non représentée, le premier échangeur thermique 41 ou le deuxième échangeur thermique 51 peut être configuré pour être thermiquement couplé à un premier élément de la chaîne de traction tandis que le troisième échangeur thermique 102 peut être configuré pour être thermiquement couplé à un deuxième élément de la chaîne de traction, distinct du premier élément.
Ainsi, le troisième échangeur thermique 102 est arrangé en parallèle du premier échangeur thermique 41 et du deuxième échangeur thermique 51 et est disposé dans le circuit 2 de sorte que le dispositif d’accumulation 42 puisse être alimenté par le premier échangeur thermique 41 et/ou par le troisième échangeur thermique 102 et/ou par l’échangeur thermique principal.
Le système de traitement thermique 1 selon l’invention peut, de manière optionnelle, comprendre au moins un échangeur de chaleur tertiaire 37 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant FR et le flux d’air extérieur FAi à l’habitacle du véhicule. L’échangeur de chaleur tertiaire 37 est disposé sur la branche principale 3 entre l’échangeur de chaleur principal 34 et le point principal de divergence 32 de sorte à pouvoir assurer, selon le mode de fonctionnement mis en œuvre, le sous-refroidissement du fluide réfrigérant sortant de l’échangeur de chaleur principal 34.
Avantageusement, l’échangeur de chaleur tertiaire 37 peut être disposé en amont de l’échangeur de chaleur principal 34 selon le sens de circulation S2 du flux d’air extérieur FAi. En d’autres termes, l’échangeur de chaleur tertiaire 37 est arrangé de sorte à être traversé par le flux d’air extérieur FAi avant que ce dernier ne traverse l’échangeur de chaleur principal 34.
Le système de traitement thermique 1 comprend également au moins un organe de gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant qui est disposé entre le premier point de convergence 72 et le point principal de convergence 31 et configuré pour opérer une détente du fluide réfrigérant et/ou pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant à son travers. Cet organe de gestion 38 et différents exemples alternatifs de son positionnement sont représentés, dans les figures 1 à 3 par un losange, différentes variantes d’intégration d’un tel organe de gestion 38 seront détaillées ci- après en référence aux figures 4 et 5. A titre d’exemple, l’organe de gestion 38 de la circulation peut être un détendeur électronique équipé d’une fonction d’arrêt.
Un tel organe de gestion 38 de la circulation peut être basculé vers différentes positions. Lorsqu’il est totalement ouvert, il ne modifie pas l’état du fluide réfrigérant et est qualifié d’inopérant. Lorsqu’il est partiellement ouvert, l’organe de gestion 38 réalise la détente du fluide réfrigérant. Enfin, lorsqu’il est fermé, l’organe de gestion 38 met en œuvre sa fonction d’arrêt et entrave le passage du fluide réfrigérant en son travers.
L’organe de gestion 38 de la circulation peut être aménagé au sein du système de traitement thermique 1 selon différentes variantes, des exemples de représentations partielles du système de traitement thermique 1 réalisé selon ces différentes variantes étant illustrées aux figures 4 et 5. Il est entendu que chacune de ces variantes pourra être intégrée dans chacun des modes de réalisation et alternatives du système de traitement tel qu’exposé aux figures 1, 2, 3 ou encore 12, l’intégration de l’une ou l’autre des variantes étant schématiquement représentée par un encart 1000 dans le reste des figures. Selon une première variante de réalisation du système de traitement thermique 1, illustrée à la figure 4, l’organe de gestion 38 de la circulation peut être disposé sur la branche principale 3, c’est à dire entre le premier point de convergence 72 et le point principal de divergence 32. Dans un tel système de traitement thermique 1, le fluide réfrigérant est alors soumis à une basse pression lorsqu’il circule au niveau du point principal de divergence 32, c’est à dire préalablement à sa distribution vers la première branche 4 et/ou vers la deuxième branche 5 et/ou vers la troisième branche
10 et/ou vers la branche tertiaire 8.
Dans une telle variante, le système de traitement thermique 1 comprend au moins un organe de contrôle 11 du débit de fluide réfrigérant disposé sur la première branche 4 et/ou sur la deuxième branche 5, notamment entre l’organe de gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant et le point principal de convergence 31, de sorte à contrôler de manière sélective le cheminement du fluide réfrigérant dans la première branche 4 et/ou dans la deuxième branche 5.
L’organe de contrôle 11 du débit est un composant du système de traitement thermique 1 configuré pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant dans la branche considérée ou pour en réguler le débit. A titre d’exemple, l’organe de contrôle
11 du débit peut consister en une vanne deux voies ou en une vanne multivoies.
En l’espèce, la première variante du système de traitement thermique 1 comprend une pluralité d’organes de contrôle 11 du débit. L’organe de contrôle 11 du débit de fluide réfrigérant, appelé ci-après premier organe de contrôle 111 du débit, est disposé sur la première branche 4. Tel qu’illustré, un tel premier organe de contrôle 111 peut être disposé en amont du premier échangeur thermique 41 selon le sens de circulation Si du fluide réfrigérant, c’est à dire entre le point principal de divergence 32 et le premier échangeur thermique 41, ou, selon une alternative non représentée, en aval de ce même premier échangeur thermique 41, entre le premier échangeur thermique 41 et le point principal de convergence 31.
De façon similaire, le système de traitement thermique 1 peut comprendre un deuxième organe de contrôle 112 du débit de fluide réfrigérant, disposé sur la deuxième branche 5 en amont ou en aval du deuxième échangeur thermique 51, et/ou un troisième organe de contrôle 113 du débit de fluide réfrigérant, disposé en amont ou en aval du troisième échangeur thermique 102 sur la troisième branche 10, et/ou un organe tertiaire de contrôle 114 du débit de fluide réfrigérant, disposé sur la branche tertiaire 8.
Il est entendu qu’une telle variante de réalisation n’est en rien limitative et que la pluralité d’organes de contrôle 11 pourra, selon une alternative non représentée, comprendre au moins une vanne multivoies configurée pour contrôler simultanément la circulation du fluide réfrigérant dans différentes branches du circuit 2. A titre d’exemple, une telle vanne multivoies peut être aménagée au niveau du point principal de divergence 32 de sorte à contrôler la circulation du fluide réfrigérant vers la première branche 4 et/ou vers la deuxième branche 5 et/ou vers la troisième branche 10.
On comprend que le ou les organe(s) de contrôle 11 du débit de fluide caloporteur permet(tent) ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant, soumis à une basse pression, vers les différentes branches émergeant par exemple du point principal de divergence 32 en autorisant et en interdisant la circulation de ce fluide réfrigérant dans l’une ou l’autre de ces branches 4, 5, 8 et/ou 10.
Selon une deuxième variante, illustrée à la figure 5, le système de traitement thermique 1 peut comprendre une pluralité d’organes de gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant, c’est-à-dire une pluralité de composants configurés pour opérer une détente du fluide réfrigérant et/ou pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant à son travers.
Dans l’exemple illustré, l’organe de gestion 38 de la circulation, appelé ci-après premier organe de gestion 381 de la circulation, est disposé dans la première branche 4, entre le point principal de divergence 32 et le premier échangeur thermique 41. Notamment, le système de traitement thermique 1 peut comprendre, tel qu’illustré, le premier organe de gestion 381 de la circulation, disposé sur la première branche 4 entre le deuxième point de divergence 81 de la branche tertiaire 8 et le premier échangeur thermique 41, et un organe tertiaire de gestion 384 de la circulation, disposé sur la branche tertiaire 8 entre le deuxième point de divergence 81 et le point principal de convergence 31, visible dans les figures 1 à 3. Selon une alternative non représentée, la détente et/ou le contrôle de la circulation du fluide réfrigérant envoyé vers la première branche 4 et/ou vers la branche tertiaire 8 peut être mis en œuvre par un même organe de gestion 38 de la circulation, par exemple le premier organe de gestion 381, disposé sur la première branche 4, entre le point principal de divergence 32 et le deuxième point de divergence 81.
Le système de traitement thermique 1 peut également comprendre au moins un deuxième organe de gestion 382 de la circulation, ici disposé sur la deuxième branche 5 entre le point principal de divergence 32 et le deuxième échangeur thermique 51.
Dans une telle variante, le système de traitement thermique 1 peut également comprendre, sur la troisième branche 10, au moins un troisième organe de gestion 383 de la circulation, disposé entre le point principal de divergence 32 et le deuxième échangeur thermique 51.
En d’autres termes, dans cette deuxième variante, le fluide réfrigérant passant au niveau du point principal de divergence 32 est soumis à une haute pression et une haute température et la détente du fluide réfrigérant est réalisée en aval du point principal de divergence 32, au moins dans les première branche 4 et deuxième branche 5, et non dans la branche principale 3 du circuit 2.
Selon un exemple particulier de réalisation, le système de traitement thermique 1 réalisé selon la première variante ou selon la deuxième variante, respectivement représentées aux figures 4 et 5, peut comprendre un module de distribution 12 du fluide réfrigérant. Le module de distribution 12 comporte au moins un boîtier 121 délimitant un volume interne 122 dans lequel sont ménagés le point principal de divergence 32 et l’au moins un organe gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant. Dans les figures 4 et 5, un tel boîtier 121 est schématiquement représenté par des lignes épaisses pointillées de sorte à indiquer le caractère optionnel, propre aux présents exemples particuliers de réalisation, d’une telle caractéristique.
Un tel module de distribution 12 comprend ainsi au moins une entrée 123 du fluide réfrigérant dans le module de distribution 12, laissant passer au moins une partie de la branche principale 3, et une pluralité de sorties du fluide réfrigérant hors du module de distribution 12, le nombre de sorties mises en œuvre dans un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1 étant égal au nombre d’échangeur(s) thermique(s) 41, 51, 101 et/ou échangeur de chaleur 34, alimenté(s) en fluide réfrigérant.
Le module de distribution 12 illustré comprend ainsi, de manière non limitative, une première sortie 124, laissant passer la première branche 4, et/ou une deuxième sortie 125, laissant passer la deuxième branche 5, et/ou une troisième sortie 126, laissant passer la troisième branche 10, et/ou une quatrième sortie 127, laissant passer la branche tertiaire 8.
De manière avantageuse, dans chacune des variante illustrées, le fluide réfrigérant circulant au niveau de la première sortie 124 et/ou de la deuxième sortie 125 et/ou de la troisième sortie 126 et/ou de la quatrième sortie 127 est soumis à une basse pression. Aussi, le module de distribution 12 n’est pas soumis à des contraintes d’étanchéité et/ou de résistance et le boîtier 121 dudit module de distribution 12 peut être réalisé dans un matériau plastique. Par ailleurs, selon l’exemple illustré à la figure 4 pour la première variante de réalisation, au moins l’un des organes de contrôle 11 de la circulation du fluide réfrigérant peut être aménagé dans le volume interne 122 délimité par le boîtier 121. Avantageusement, le module de distribution 12 peut loger, dans le volume interne 122, l’ensemble des organes de contrôle 11 de la circulation du fluide réfrigérant. Similairement, tel qu’illustré à la figure 5 pour la deuxième variante de réalisation, le module de distribution 12 peut héberger au moins une partie de la pluralité d’organes de gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant dans le volume interne 122 du boîtier 121. Avantageusement, le module de distribution 12 peut loger l’ensemble des organes de gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant du système de traitement thermique 1 au sein du boîtier 121. A titre d’exemple, dans l’exemple illustré le module de distribution 12 héberge le premier organe de gestion 381 de la circulation, le deuxième organe de gestion 382 de la circulation, le troisième organe de gestion 383 de la circulation et l’organe tertiaire de gestion 384 de la circulation.
Un tel module de distribution 12 participe notamment à regrouper physiquement, au sein du système de traitement thermique 1, le ou les organe(s) de gestion 38 de la circulation et/ou le ou les organe(s) de contrôle 11 du débit de fluide réfrigérant, simplifiant ainsi leur incorporation au sein du véhicule.
Les figures 6 à 10 illustrent différents modes de fonctionnement du système de traitement thermique 1. A des fins de clarté, ces différents modes de fonctionnement seront décrits pour un système de traitement thermique 1 réalisé selon le premier mode de réalisation, dans lequel le deuxième échangeur thermique 51 est thermiquement couplé à l’au moins un élément 61 de la chaîne de traction tel que précédemment décrit en référence à la figure 2, et selon la première variante de réalisation telle que représentée à la figure 4. Il est néanmoins entendu que l’ensemble de la description ci-après s’étend aux différentes combinaisons des modes de réalisation et des variantes de réalisation tels que précédemment exposés. La figure 6 illustre un premier exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 selon l’invention, dans lequel le circuit 2 est configuré pour fonctionner en mode climatisation, c’est-à-dire qu’il est configuré pour refroidir le flux d’air intérieur FA2, passant au travers du premier échangeur thermique 41, avant que celui-ci ne soit envoyé dans l’habitacle du véhicule. Un tel mode de fonctionnement peut notamment être mis en œuvre lors d’une phase de roulage du véhicule.
Dans le circuit 2, la circulation du fluide réfrigérant FR se limite à la branche principale 3 et à la première branche 4. La deuxième branche 5, la troisième branche 10, la branche secondaire 7, la branche tertiaire 8 et la branche quaternaire 9 ne sont pas parcourues par le fluide réfrigérant. Dans l’exemple illustré, la circulation du fluide réfrigérant dans lesdites branches 5, 10, 7, 8 et 9 est respectivement entravée par la fermeture du deuxième organe de contrôle 112, du troisième organe de contrôle 113, du moyen de régulation 74 du débit, de l’organe tertiaire de contrôle 114 et du dispositif de régulation 93 du débit de fluide réfrigérant.
Le fluide réfrigérant quitte le dispositif de compression 33 sous haute pression, à haute température et à l’état essentiellement gazeux en direction de l’échangeur de chaleur principal 34 qui fonctionne comme un condenseur. Le fluide réfrigérant présentant une température supérieure à celle du flux d’air extérieur FAi traverse ce premier échangeur de chaleur principal 34 et cède ses calories au flux d’air extérieur FAi. Le fluide réfrigérant ainsi refroidi quitte l’échangeur de chaleur principal 34 majoritairement à l’état liquide et entre dans l’échangeur de chaleur tertiaire 37.
L’échangeur de chaleur tertiaire 37 fonctionne comme un sous-refroidisseur, c’est-à- dire qu’il assure le refroidissement du fluide réfrigérant à une température au moins inférieure à sa température de condensation par échange thermique avec le flux d’air extérieur FAi, plus froid. Le fluide réfrigérant ressort ainsi de l’échangeur de chaleur tertiaire 37 à une température inférieure à celle observée à la sortie de l’échangeur de chaleur principal 34. Tel qu’illustré, l’échangeur de chaleur tertiaire 37 est avantageusement disposé en amont de l’échangeur de chaleur principal 34 selon le sens de circulation S2 du flux d’air extérieur FAi. De la sorte, le flux d’air extérieur FAi impliqué dans l’échange thermique au niveau de l'échangeur de chaleur tertiaire 37 présente une température inférieure à celle du flux d’air extérieur FAi impliqué dans l’échange thermique au niveau de l'échangeur de chaleur principal 34, qui a au préalable été réchauffé. Le pincement de température entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur FAi propre à l’échangeur de chaleur principal 34 est ainsi réduit par rapport au pincement de température observé au niveau de l’échangeur de chaleur tertiaire 37. Un tel aménagement contribue à augmenter la capacité du système de traitement thermique 1, notamment en permettant, pour la fourniture d’une même puissance froide, une réduction de la vitesse de rotation du dispositif de compression 33.
Le fluide réfrigérant ainsi sous-refroidi traverse le clapet anti-retour principal 36 jusqu’au premier point de convergence 72, puis circule vers le point principal de divergence 32. Tel que précédemment exposé, dans l’exemple illustré, le système de traitement thermique 1 combine le premier mode de réalisation et la première variante de réalisation. Aussi, l’organe de gestion 38 du fluide réfrigérant, configuré pour assurer la détente et/ou pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant, est disposé sur la branche principale 3, entre le premier point de convergence 72 et le point principal de divergence 32.
Le fluide réfrigérant subit ainsi une diminution de sa pression dans l’organe de gestion 38 du fluide réfrigérant et passe, à basse pression, au niveau du point principal de divergence 32. Le deuxième organe de contrôle 112, le troisième organe de contrôle 113 et l’organe tertiaire de contrôle 114 étant fermés et le premier organe de contrôle 111 autorisant le passage du fluide réfrigérant en étant au moins partiellement ouvert, le fluide réfrigérant est envoyé dans la première branche 4.
Le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur thermique 41 à basse pression et à basse température. Ce faisant, le fluide réfrigérant capte des calories du flux d’air intérieur FA2, plus chaud, qui est ainsi refroidi avant d’être envoyé vers l’habitacle. Le fluide réfrigérant sort ainsi du premier échangeur thermique 41 sous forme diphasique et circule le long de la première branche 4 jusqu’au dispositif d’accumulation 42. Au sein du dispositif d’accumulation 42, la phase liquide et la phase gazeuse du fluide réfrigérant sont séparées et du fluide réfrigérant essentiellement gazeux passe le point principal de convergence 31 afin d’être renvoyé vers la branche principale 3 et vers le dispositif de compression 33.
La figure 7 illustre un deuxième mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1 dans lequel le circuit 2 de fluide réfrigérant assure simultanément le refroidissement de l’habitacle et le traitement thermique, notamment le refroidissement, de l’au moins un élément 61 de la chaîne de traction. En l’espèce, l’élément 61 de la chaîne de traction considéré est le dispositif de stockage 63 d’énergie électrique. Ce mode de fonctionnement permet, à titre d’exemple, un refroidissement simultané de l’habitacle du véhicule et du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique lors d’une phase de roulage, c’est-à-dire lors d’un fonctionnement usuel du véhicule.
Dans un tel mode de fonctionnement, le cheminement du fluide réfrigérant dans le circuit 2 est sensiblement identique à ce qui a été précédemment exposé pour le premier mode de fonctionnement, en référence à la figure 6, à la différence que au moins l’un des échangeurs thermiques thermiquement couplé au dispositif de stockage 63 d’énergie électrique est alimenté en fluide réfrigérant. En l’espèce, le système de traitement thermique 1 étant réalisé selon le premier mode de réalisation, c’est le deuxième échangeur thermique 51 qui est alimenté en fluide réfrigérant.
Aussi, lorsque le fluide réfrigérant passe le point principal de divergence 32, à basse pression et à basse température, une première fraction du fluide réfrigérant est envoyée dans la première branche 4 de sorte à passer au travers du premier échangeur thermique 41, puis du dispositif d’accumulation 42, tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant est envoyée dans la deuxième branche 5, l’ouverture au moins partielle du deuxième organe de contrôle 112 du débit du fluide réfrigérant autorisant son passage.
Cette deuxième fraction de fluide réfrigérant réalise un échange thermique avec la boucle 6 de fluide caloporteur au sein du deuxième échangeur thermique 51 de sorte à refroidir le fluide caloporteur. Dans la boucle 6 de fluide caloporteur, le fluide caloporteur est mis en circulation par le moyen de mise en circulation 62, il capte des calories du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique qu’il cède ensuite au fluide réfrigérant au sein du deuxième échangeur thermique 51. Le fluide caloporteur ainsi refroidi est renvoyé vers le dispositif de stockage 63 d’énergie électrique tandis que les conditions thermiques imposées par l’élément 61 de la chaîne de traction électrique permettent une surchauffe du fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 qui est alors à l’état gazeux. Cette surchauffe correspond à une élévation de la température du fluide réfrigérant au-dessus de sa température de saturation à la même pression. C’est dans cet état surchauffé que le fluide réfrigérant rejoint le point principal de convergence 31 puis est renvoyé directement vers le dispositif de compression 33 sans passer au préalable au travers d’une bouteille ou du dispositif d’accumulation 42.
Au niveau du point principal de convergence 31, la deuxième fraction de fluide réfrigérant surchauffée, issue de la deuxième branche 5, et la première fraction de fluide réfrigérant proche de l’état saturant vapeur (titre vapeur proche de 0.95 par exemple), issue de la première branche 4 et du dispositif d’accumulation 42, se mélangent avant de rejoindre le dispositif de compression 33 avec une surchauffe modérée, une telle surchauffe contribuant à élever le coefficient de performance du circuit 2. La figure 8 illustre un troisième mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1 dans lequel le circuit 2 met simultanément en œuvre le refroidissement de l’habitacle, c’est-à-dire le mode climatisation, et un traitement thermique du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique. Ce troisième mode de fonctionnement est particulièrement adapté à un fonctionnement du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique générant une chauffe supérieure à celle pouvant être observée lors du fonctionnement usuel du véhicule, par exemple lors d’une charge rapide du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique. Le présent mode de fonctionnement est ainsi sensiblement identique au deuxième mode de fonctionnement, aussi on pourra se reporter à la description faite relativement à la figure 7 qui s’applique mutatis- mutandis. Le présent mode de fonctionnement se distingue néanmoins du précédent en ce que la troisième branche 10 est également alimentée en fluide réfrigérant.
Tel que précédemment exposé, le refroidissement de l’habitacle est mis en œuvre par le premier échangeur thermique 41 lorsque le système de traitement thermique 1 est réalisé selon le premier mode de réalisation. Le refroidissement du dispositif de stockage 63 électrique est ici conjointement réalisé par le deuxième échangeur thermique 51 et par le troisième échangeur thermique 102 au sein desquels le fluide réfrigérant capte des calories du fluide caloporteur circulant dans la boucle 6, de sorte à répondre au besoin accru de refroidissement du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique.
Dans un tel système de traitement thermique 1, la boucle 6 de fluide caloporteur peut, par exemple, comprendre au moins la conduite principale 600 sur laquelle sont arrangées le deuxième échangeur thermique 51, le moyen de mise en circulation 62 et l’élément 61 de la chaîne de traction à traiter thermiquement, ici le dispositif de stockage 63 de l’énergie électrique. Par ailleurs la boucle 6 peut comporter au moins une première conduite 610 qui comprend le troisième échangeur thermique 102 et est reliée à la conduite principale 600 de la boucle 6 de fluide caloporteur. De manière non limitative, une telle première conduite 610 peut être arrangée de sorte que le deuxième échangeur thermique 51 et le troisième échangeur thermique 102 soient disposés, tel qu’illustré, en parallèle l’un de l’autre.
De manière alternative, le deuxième échangeur thermique 51 et le troisième échangeur thermique 102 peuvent être disposés en série l’un de l’autre, sur une même conduite de la boucle 6 de fluide caloporteur.
Ainsi, au niveau du point principal de divergence 32 du circuit 2 de fluide réfrigérant, la première fraction de fluide réfrigérant et la deuxième fraction de fluide réfrigérant sont, tel que précédemment exposé, respectivement envoyées vers la première branche 4 et vers la deuxième branche 5 tandis qu’une troisième fraction du fluide réfrigérant est envoyée vers la troisième branche 10, l’ouverture au moins partielle du troisième organe de contrôle 113 de la circulation autorisant le passage du fluide réfrigérant au sein de celle-ci.
Les première fraction et troisième fraction de fluide réfrigérant sont ensuite envoyées vers le dispositif d’accumulation 42, tandis que la deuxième fraction de fluide réfrigérant, surchauffée, contourne celui-ci. Le point principal de convergence 31 reçoit ainsi un mélange de fluide réfrigérant surchauffé et non-surchauffé qui est ensuite renvoyé vers le dispositif de compression 33.
Ainsi, dans les deuxième et troisième mode de fonctionnement, le deuxième échangeur thermique 51 et/ou le troisième échangeur thermique 102 sont exploités en fonction de la demande en refroidissement de l’élément 61 de la chaîne de traction électrique. En phase de roulage, la demande en refroidissement est faible et le deuxième échangeur thermique 51, ou le premier échangeur thermique 41 dans le cas du deuxième mode de réalisation, peut être exploité. En phase de charge rapide, le deuxième échangeur thermique 51, ou le premier échangeur thermique 41, ainsi que le troisième échangeur thermique 102, peuvent conjointement assurer le refroidissement du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique. Dans chacun de ces modes de fonctionnement, le deuxième échangeur thermique 51 assure la surchauffe au moins partielle du fluide réfrigérant à l’entrée du dispositif de compression 33, contribuant ainsi à une amélioration du cycle de fonctionnement.
La figure 9 représente un quatrième mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, dans lequel le circuit 2 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle. Tel que précédemment exposé, le fluide réfrigérant est soumis à une haute pression et à une haute température dans le dispositif de compression 33. Il circule le long de la branche principale 3 jusqu’au premier point de divergence 71 au niveau duquel, de par la combinaison de la fermeture de l’élément de régulation 35 du débit de fluide réfrigérant compris sur la branche principale 3 et l’ouverture du moyen de régulation 74 compris dans la branche secondaire 7, il est envoyé sur la branche secondaire 7.
Le fluide réfrigérant haute pression et haute température traverse alors l’échangeur de chaleur secondaire 73, utilisé comme condenseur, dans lequel il cède des calories au flux d’air intérieur FA2, plus froid, traversant ledit échangeur de chaleur secondaire 73. Ce faisant, le flux d’air intérieur FA2 ainsi chauffé est envoyé vers l’habitacle de sorte à en assurer le chauffage tandis que le fluide réfrigérant, au moins partiellement condensé, est envoyé vers le premier point de convergence 72.
Dans l’exemple illustré, le système de traitement thermique 1 met en œuvre la première variante telle qu’exposée en référence à la figure 4, aussi l’organe de gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant est disposé sur la branche principale 3. L’organe de gestion 38 opère ainsi une détente du fluide réfrigérant, qui passe de la haute pression et haute température à la basse pression et basse température, préalablement à son passage au niveau du point principal de divergence 32 et donc préalablement à sa distribution vers au moins la première branche 4 et/ou la deuxième branche et/ou la troisième branche 10 et/ou la branche tertiaire 8. Dans le quatrième mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant n’alimente que partiellement la première branche 4 et n’alimente pas la deuxième branche 5 ou la troisième branche 10, sa circulation étant entravée par la fermeture des premier organe de contrôle lit, deuxième organe de contrôle 112 et troisième organe de contrôle 113 respectivement.
L’organe tertiaire de contrôle 114 est au moins partiellement ouvert de sorte que le fluide réfrigérant circule en partie sur la première branche 4, entre le point principal de divergence 32 et le deuxième point de divergence 81, puis sur la branche tertiaire 8 jusqu’au deuxième point de convergence 82 avant d’être renvoyé sur la branche principale 3.
Le fluide réfrigérant entre ensuite dans l’échangeur de chaleur principal 34, fonctionnant en tant qu’évaporateur, et le fluide réfrigérant capte des calories issues du flux d’air extérieur FAi, plus chaud. De manière avantageuse, on notera que le sens de circulation Si du fluide réfrigérant au sein de l’échangeur de chaleur principal 34 est inversé par rapport au sens de circulation observé dans les trois premiers modes de fonctionnement.
Le fluide réfrigérant sort de l’échangeur de chaleur principal 34 à l’état essentiellement gazeux et passe le troisième point de divergence 91. Le dispositif de régulation 93 du débit de fluide réfrigérant étant au moins partiellement ouvert et le clapet anti -retour principal 36 étant fermé, le fluide réfrigérant circule dans la branche quaternaire 9 jusqu’au troisième point de convergence 92 puis rejoint la première branche 4 afin d’être renvoyé vers le dispositif d’accumulation 42 puis le dispositif de compression 33.
Dans un tel mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant contourne ainsi le premier échangeur thermique 41, le deuxième échangeur thermique 51 et le troisième échangeur thermique 102.
La figure 10 illustre un cinquième mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, par exemple mis en œuvre lors de la phase de roulage, dans lequel le circuit 2 est simultanément exploité en mode chauffage de l’habitacle et en mode refroidissement de l’élément 61 de la chaîne de traction électrique.
Un tel mode de fonctionnement est sensiblement identique au quatrième mode de fonctionnement aussi la description du système de traitement thermique 1 faite en référence à la figure 9 est transposable et s’applique mutatis-mutandis au présent mode de fonctionnement exception faite des différences mentionnées ci-après. Ainsi, le chauffage de l’habitacle est ici réalisé par l’échangeur de chaleur secondaire 73. Additionnellement et similairement à ce qui a été exposé pour le deuxième mode de fonctionnement, dans lequel le circuit 2 assure conjointement le refroidissement de l’habitacle et du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique, le refroidissement du dispositif de stockage 63 électrique est réalisé par le deuxième échangeur thermique 51 ou par le premier échangeur thermique 41, selon que le système de traitement thermique 1 est réalisé selon le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation respectivement.
En l’espèce, le deuxième organe de contrôle 112 de la circulation du fluide réfrigérant est ouvert, de sorte que, lorsque le fluide réfrigérant passe le point principal de divergence 32 à basse pression et à basse température, une première fraction du fluide réfrigérant est envoyée vers la branche tertiaire 8 et l’échangeur de chaleur principal 34 tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant est envoyée dans la deuxième branche 5 afin d’alimenter le deuxième échangeur thermique 51. Dans le deuxième échangeur thermique 51, la deuxième fraction de fluide réfrigérant capte des calories du dispositif de stockage 63 d’énergie électrique par l’intermédiaire du fluide caloporteur circulant dans la boucle 6. Tel que précédemment exposé, le fluide réfrigérant sort du deuxième échangeur thermique 51 surchauffé et à l’état gazeux, une telle surchauffe élevant la température de la deuxième fraction de fluide réfrigérant au-dessus de sa température de saturation à la même pression. Au niveau du point principal de convergence 31, la deuxième fraction de fluide réfrigérant, surchauffée, et la première fraction de fluide réfrigérant, issue de l’échangeur de chaleur principal 34, se mélangent avant de rejoindre le dispositif de compression 33 avec une surchauffe modérée, une telle surchauffe contribuant à élever le coefficient de performance du circuit 2.
Lorsque l’un des échangeurs thermiques, en l’espèce le deuxième échangeur thermique 51, est utilisé comme surchauffeur tel que cela a, par exemple, été exposé dans le deuxième mode de fonctionnement, le troisième mode de fonctionnement ou encore le cinquième mode de fonctionnement, respectivement décrits en références aux figures 7, 8 ou 10, la température du fluide réfrigérant peut être élevée jusqu’à des valeurs susceptibles de réduire les performances du système de traitement thermique 1 et une réduction de cette température peut être requise. Afin d’assurer le maintien de performances optimales du système de traitement thermique 1 selon l’invention, celui peut, tel qu’illustré à la figure il, être configuré afin de mettre en œuvre un procédé d’ajustement d’une température du fluide réfrigérant en sortie du dispositif de compression 33. Il est entendu qu’un tel procédé pourra être appliqué à l’une quelconque des combinaisons des modes de réalisations, variantes et alternatives exposés précédemment.
Un tel procédé d’ajustement comprend notamment au moins : une première étape d’estimation de la température du fluide réfrigérant en sortie du dispositif de compression 33 ; une deuxième étape de comparaison de la température estimée du fluide réfrigérant (FR) à au moins une valeur seuil de température ; une troisième étape de régulation de l’échange thermique mis en œuvre dans le deuxième échangeur thermique 51 et/ou de régulation de la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième branche 5 mise en œuvre lorsque la température estimée du fluide réfrigérant (FR) est supérieure ou égale à la valeur seuil de température.
L’étape d’estimation de la température peut, à titre d’exemple, être réalisée par mesure de la température et/ou de la pression du fluide réfrigérant circulant dans le circuit 2. Notamment, une telle mesure peut être réalisée par un capteur 39 de température et/ou de pression. Avantageusement une telle mesure peut être réalisée en aval du dispositif de compression 33 selon le sens de circulation Si du fluide réfrigérant, par exemple sur la branche principale 3 entre le dispositif de compression 33 et le premier point de divergence 71.
La mesure réalisée est transmise à une unité de contrôle 13 du système de traitement thermique 1, qui la compare à au moins la valeur seuil de température. A titre d’exemple, une valeur seuil de température du fluide réfrigérant pourra être de l’ordre de H5°C. Dans le système de traitement thermique 1 illustré, une telle transmission de données est schématiquement représentée par la ligne fine pointillée 2000.
L’unité de contrôle 13 peut alors, selon le besoin, mettre en œuvre la troisième étape du procédé d’ajustement. Dans l’exemple illustré à la figure 11, cette troisième étape consiste en la régulation de l’échange thermique mis en œuvre dans le deuxième échangeur thermique 51, c’est-à-dire dans l’échangeur thermique fonctionnant comme surchauffeur et contournant le dispositif d’accumulation 42. La régulation de l’échange thermique mis en œuvre au sein du deuxième échangeur thermique 51 vise notamment à augmenter la proportion de phase liquide du fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51, par exemple afin d’obtenir un titre vapeur de l’ordre de 0.80, de sorte que, lorsque les fractions de fluide réfrigérant issues du dispositif d’accumulation 42 et du deuxième échangeur thermique 51 se mélangent au niveau du point principal de convergence 31, la température de ce mélange soit abaissée à des valeurs adaptées au fonctionnement optimal du système de traitement thermique 1, réduisant ainsi la température du fluide réfrigérant mesurée en aval du dispositif de compression 33. Une telle régulation est contrôlée par l’unité de contrôle 13 et schématiquement représentée par la ligne fine pointillée 3000.
Notamment, la troisième étape du procédé d’ajustement peut comprendre une sous- étape d’augmentation du débit de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche 5. A cette fin, l’unité de contrôle 13 peut, à titre d’exemple, augmenter le débit de fluide réfrigérant par l’intermédiaire du deuxième organe de contrôle 112 du débit de fluide réfrigérant, lorsque le système de traitement thermique 1 est réalisé selon la première variante de réalisation, ou par l’intermédiaire du deuxième organe de gestion 382 de la circulation, visible à la figure 5 lorsque le système de traitement thermique 1 est réalisé selon la deuxième variante de réalisation.
La troisième étape du procédé d’ajustement peut comprendre une sous-étape de réduction du débit du fluide caloporteur ou du débit du flux d’air intérieur FA2 impliqué dans l’échange thermique mis en œuvre dans le deuxième échangeur thermique 51.
En d’autres termes, lorsque le système de traitement thermique 1 est réalisé selon le premier mode de réalisation et que le deuxième échange thermique est configuré pour être thermiquement couplé à la boucle 6 de fluide caloporteur comprenant l’élément 61 de la chaîne de traction, la troisième étape de régulation du procédé peut être mise en œuvre par réduction du débit du fluide caloporteur circulant dans la boucle 6, par exemple par l’intermédiaire du moyen de mise en circulation 62, représenté à la figure 2.
Similairement, lorsque le système de traitement thermique 1 est réalisé selon le deuxième mode de réalisation et que le deuxième échangeur thermique 51 est configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur FA2, la troisième étape du procédé d’ajustement de la température du fluide réfrigérant peut être mise en œuvre par la réduction du débit de ce flux d’air intérieur FA2 au travers du deuxième échangeur thermique 51, tel que visible à la figure 3.
La figure 12 illustre une représentation générale d’une exemple particulier de réalisation du système de traitement thermique 1, une telle alternative pouvant être appliquée aux différents exemples et mode de réalisation tels que précédemment décrits en référence aux figures 1 à 3, et ce indépendamment de la variante de réalisation, exposées aux figures 4 et 5, qu’il intègre.
Dans l’exemple illustré, le système de traitement thermique 1 comprend au moins un échangeur thermique interne 14 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre une première partie 141 et une deuxième partie 142 de l’échangeur thermique interne 14.
La première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14 est particulièrement aménagée dans une première portion 301 du système de traitement thermique 1 qui s’étend entre dispositif d’accumulation 42 et le dispositif de compression 33 et dans laquelle le fluide réfrigérant est soumis à une basse pression et à une basse température. En d’autres termes, la première partie 141 de l’échangeur thermique est disposé en aval du dispositif d’accumulation 42 selon le sens de circulation Si du fluide réfrigérant. La deuxième partie 142 de l’échangeur thermique interne 14 est disposée dans une deuxième portion 302 du système de traitement thermique 1, dans laquelle le fluide réfrigérant est soumis à une haute pression et une haute température, qui s’étend entre l’échangeur de chaleur principal 34 et le point principal de divergence 32, c’est-à-dire en amont de l’organe de gestion 38 de la circulation configuré pour assurer la détente et/ou réguler le débit du fluide réfrigérant.
Particulièrement, la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14 peut être disposée sur la première branche 4, entre le dispositif d’accumulation 42 et le point principal de convergence 31, tel que représenté à la figure 12. De la sorte, lorsque le système de traitement thermique fonctionne selon l’un des mode de fonctionnement tel que précédemment exposé en référence aux figures 7, 8 ou 10, le fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 contourne la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14 tandis que le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur thermique 41 et/ou du troisième échangeur thermique 102 et/ou de l’échangeur de chaleur principal 34 est amené vers la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14.
De manière alternative, la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14 peut être interposée entre le point principal de convergence 31 et le dispositif de compression 33, une telle alternative étant représentée par la première partie 141’ de l’échangeur thermique interne 14, représentée à la figure 13. Dans une telle alternative, le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur thermique 41 et/ou du deuxième échangeur thermique 51 et/ou du troisième échangeur thermique 102 et/ou de l’échangeur de chaleur principal 34 est amené vers la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14.
Un tel échangeur thermique interne 14 permet la récupération des calories d’une portion du circuit 2 de fluide réfrigérant, ici la deuxième portion 302, haute pression, pour les échanger avec une autre portion de ce même circuit 2, ici la première portion 301, basse pression, de manière à réduire la puissance consommée par le dispositif de compression 33 et globalement augmenter la performance du circuit 2 de fluide réfrigérant, notamment lorsque le système de traitement thermique 1 fonctionne selon l’un quelconque des premier, deuxième ou troisième mode de fonctionnement tel que précédemment décrits en référence aux figures 6, 7 ou 8.
L’échangeur thermique interne 14 étant disposé entre deux portions 301, 302 du circuit 2 présentant un différentiel de température entre elles, on comprend qu’il autorise ainsi un échange de chaleur entre ses deux parties 141, 141’, 142 et donc entre les deux portions 301, 302 du circuit 2 de fluide réfrigérant sur lesquelles sont agencées ces parties 141, 141’, 142 de l’échangeur thermique interne 14. Dans l’exemple illustré, l’échangeur thermique interne 14 permet avantageusement d’une part le réchauffement du fluide réfrigérant en amont du dispositif de compression 33 de sorte à ce que ce fluide réfrigérant soit exclusivement sous forme gazeuse lorsqu’il rejoint l’entrée du dispositif de compression 33 et d’autre part de refroidir le fluide réfrigérant en amont de l’organe de gestion 38 de la circulation du fluide réfrigérant, et ce indépendamment de la variante mise en œuvre, de sorte à ce que la baisse de pression opérée par cet organe 38 soit facilitée. Lorsque le système de traitement thermique 1 comprend un tel échangeur thermique et que le deuxième échangeur thermique 51 est susceptible de fonctionner comme surchauffeur, par exemple lorsque le circuit 2 fonctionne selon l’un quelconque des deuxième, troisième ou cinquième mode de fonctionnement tel que décrits en référence aux figures 7, 8 ou 10, il peut être nécessaire d’assurer la régulation de la circulation du fluide réfrigérant en fonction de la température du fluide réfrigérant. Notamment, lorsqu’il est nécessaire d’augmenter la surchauffe du fluide réfrigérant, il peut être nécessaire d’envoyer le fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 au travers de la première partie 141, 141’ de l’échangeur thermique interne 14 afin qu’il capte des calories du fluide réfrigérant circulant dans la deuxième partie 142 de l’échangeur thermique interne 14. A l’inverse, lorsque la température du fluide réfrigérant s’élève jusqu’à des valeurs susceptibles de réduire les performances du système de traitement thermique 1, il est nécessaire que le fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 contourne la première partie 141, 141’ de l’échangeur thermique interne 14.
Le système de traitement thermique 1 peut alors être configuré de sorte à mettre en œuvre le procédé d’ajustement de la température tel que précédemment exposé, la description du procédé d’ajustement de la température ainsi que les composants du système de traitement thermique 1 décrits en référence à la figure 11 pouvant être transposés à la présente alternative de réalisation. Notamment, le système de traitement thermique 1 comprend au moins le capteur 39 de température et/ou de pression ainsi que l’unité de contrôle 13.
Par ailleurs, tel qu’illustré à la figure 12, lorsque la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14 est disposée entre le dispositif d’accumulation 42 et le point principal de convergence 31, le système de traitement thermique 1 peut comprendre au moins une branche de dérivation 15, configurée pour envoyer au moins une partie du fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 vers la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14.
Ladite branche de dérivation 15 du fluide réfrigérant s’étend entre un point de dérivation 151 et un point de raccordement 152. Le point de dérivation 151 est disposé sur la deuxième branche 5, entre le deuxième échangeur thermique 51 et le point principal de convergence 31, tandis que le point de raccordement 152 est disposé sur la première branche principale 4, entre le dispositif d’accumulation 42 et la première partie 142 de l’échangeur thermique interne 14.
Lorsque le système de traitement thermique est en fonctionnement, le fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 peut ainsi être envoyé vers la branche de dérivation 15 et/ou continuer à circuler sur la deuxième branche 5, vers le point principal de convergence 31.
Alternativement, lorsque la première partie 141’ de l’échangeur thermique interne 14 est disposée entre le point principal de convergence 31 et le dispositif de compression 33, selon l’alternative illustrée à la figure 13, la branche de dérivation 15 du fluide réfrigérant peut s’étendre entre le point de dérivation 151, ici disposé entre le deuxième échangeur thermique 51 et le point principal de convergence 31, et le point de raccordement 152, ici disposé dans la branche principale 3, entre la première partie 141’ de l’échangeur thermique interne 14 et le dispositif de compression 33 de sorte à contourner la première partie 141’ dudit échangeur thermique interne 14 et ainsi contribuer à la régulation de la température du fluide réfrigérant si besoin est.
De manière optionnelle, la circulation du fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 peut être régulée. Tel qu’illustré aux figures 12 et 13, le système de traitement thermique 1 peut ainsi comprendre au moins un organe de régulation 153, 154 du débit de fluide réfrigérant disposé sur la branche de dérivation 15 et/ou entre le point de dérivation 151 et le point principal de convergence 31 sur la deuxième branche 5.
Par exemple, tel qu’illustré à la figure 12 , le système de traitement thermique 1 peut comprendre l’organe de régulation du débit de fluide réfrigérant, appelé premier organe de régulation 153, disposé sur la branche de dérivation 15, et au moins un deuxième organe de régulation 154 du débit de fluide réfrigérant, disposé entre le point de dérivation 151 et le point principal de convergence 31, ces organes de régulations 153, 154 étant configurés pour diriger de manière sélective le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche 5 vers la branche de dérivation 15 puis vers la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14 et/ou vers la branche principale 3. Avantageusement, de tels ces organes de régulations 153, 154 peuvent être configurés pour réguler le débit du fluide réfrigérant. Selon une alternative non représentée, le système de traitement thermique 1 pourra comprendre un unique organe de régulation du débit de fluide réfrigérant, par exemple une vanne multivoies, disposée au niveau du point de dérivation 151.
Également, selon une alternative non représentée, le système de traitement thermique 1 peut être dépourvu du ou des organe de régulation 153, 154 tels que précédemment exposés. Le fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 circule alors simultanément dans la branche de dérivation 15 et dans la deuxième branche 5 en direction du point principal de convergence 31. Dans une telle alternative, la branche de dérivation peut comprendre une conduite de diamètre inférieur à celui d’une conduite utilisée pour la deuxième branche 5 et/ou pour la branche principale 3 de sorte à réguler la répartition du fluide réfrigérant.
Ainsi, lorsque le système de traitement thermique 1 comprend l’échangeur thermique interne 14 aménagé tel que précédemment exposé en référence à la figure 12, la troisième étape du procédé d’ajustement de la température du fluide réfrigérant peut être réalisée par la régulation de l’échange thermique réalisé dans le deuxième échangeur thermique 51, tel que précédemment décrit en référence à la figure 11, et/ou par la régulation de la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième branche 5, c’est-à-dire par le contrôle, selon le besoin, du cheminement du fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche 5 soit vers la branche principale 3 et le point principal de convergence de sorte à contourner le dispositif d’accumulation 42 et la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14, soit vers la branche de dérivation 15 de sorte envoyer au moins une partie du fluide réfrigérant au travers de ladite première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14.
A titre d’exemple, dans le système de traitement thermique 1 tel qu’illustré à la figure 14, l’unité de contrôle 13 peut réguler : le débit du fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche 5, par exemple par l’intermédiaire du deuxième organe de contrôle 112 ou deuxième organe de gestion 382, visibles aux figures 4 et 5, selon la variante mise en œuvre, et/ou ;
- le débit du fluide caloporteur ou du flux d’air intérieur FA2, selon le mode de réalisation mis en œuvre, impliqué dans l’échange thermique prenant place dans le deuxième échangeur thermique 51 et/ou ;
- le cheminement du fluide réfrigérant dans la deuxième branche 5, par l’intermédiaire du premier organe de régulation 153 et du deuxième organe de régulation 154, un tel contrôle étant représenté par la ligne fine pointillée 4000.
A titre d’exemple, lorsque la température du fluide réfrigérant estimée en aval du dispositif de compression 33 est supérieure à la valeur seuil définie, l’unité de contrôle 13 peut ajuster la température du fluide réfrigérant en aval du dispositif de compression 33 en augmentant le débit du fluide réfrigérant circulant dans le deuxième échangeur thermique 51, augmentant ainsi la portion de la phase liquide de la fraction de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche 5 secondaire. L’unité de contrôle 13 peut alors, selon le besoin, également contrôler le cheminement de cette même fraction de fluide réfrigérant en fermant le premier organe de régulation 153 et en ouvrant le deuxième organe de régulation 154. La fraction de fluide réfrigérant issue du deuxième échangeur thermique 51 contourne alors la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14 et ne capte pas des calories du fluide réfrigérant circulant dans la deuxième partie 142 dudit échangeur thermique interne 14. Au niveau du point de convergence 31, cette fraction de fluide réfrigérant se mélange avec la ou les fractions de fluide réfrigérant issue(s) du premier échangeur thermique 41 et/ou du troisième échange thermique et/ou de l’échangeur de chaleur principal 34 passant par le dispositif d’accumulation 42 et par la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14, abaissant ainsi la température du mélange de fluide réfrigérant en amont du dispositif de compression 33 et donc permettant également d’abaisser la température du fluide réfrigérant en aval du dispositif de compression 33 vers des valeurs adaptées à l’optimisation des performances du système de traitement thermique 1.
A l’inverse, s’il est nécessaire de surchauffer le fluide réfrigérant, et donc d’envoyer la fraction de fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur thermique 51 au travers de la première partie 141 de l’échangeur thermique interne 14, et donc dans la branche de dérivation 15, l’unité de contrôle 13 peut alors contrôler le cheminement de cette même fraction de fluide réfrigérant en ouvrant le premier organe de régulation 153 et en fermant le deuxième organe de régulation 154.
Il est entendu que les caractéristiques relatives au ou aux organe(s) de régulation 153, 154 ainsi qu’à la mise en œuvre du procédé d’ajustement de la température du fluide réfrigérant pourront s’étendre mutatis mutandis à l’alternative du système de traitement thermique 1 illustrée à la figure 13. On comprend de ce qui précède que la présente invention concerne un système de traitement thermique comprenant un circuit de fluide réfrigérant permettant d’assurer simplement et sans excès de consommation le traitement thermique d’au moins un élément d’une chaîne de traction électrique d’un véhicule, tel qu’un dispositif de stockage d’énergie électrique configuré pour fournir une énergie électrique à un moteur électrique d’entraînement du véhicule, ainsi que le traitement thermique d’un habitacle dudit véhicule. Le coefficient de performance du système de traitement thermique selon l’invention est ainsi amélioré, en particulier lorsque les besoins, notamment en refroidissement, sont supérieurs aux besoins usuels du véhicule. L’invention concerne également un procédé d’ajustement de la température du fluide réfrigérant circulant dans un tel système de traitement de sorte à en optimiser les performances.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tous moyens ou configurations équivalentes et à toute combinaison techniquement opérant de tels moyens. En particulier, l’architecture du circuit de fluide réfrigérant peut être modifiée sans nuire à l’invention dans la mesure où il remplit in fine les fonctionnalités décrites dans le présent document.

Claims

Revendications
1. Système de traitement thermique (î) destiné à un véhicule et comprenant au moins un circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) qui comporte une branche principale (3) s’étendant entre un point principal de convergence (31) et un point principal de divergence (32), et au moins une première branche (4) et une deuxième branche (5) qui s’étendent entre le point principal de divergence (32) et le point principal de convergence (31), en parallèle l’une de l’autre et en série de la branche principale (3) : la branche principale (3) comportant au moins un dispositif de compression (33) et un échangeur de chaleur principal (34) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant (FR) et un flux d’air extérieur (FAi) à un habitacle du véhicule ; la première branche (4) comprenant un premier échangeur thermique (41) et un dispositif d’accumulation (42) du fluide réfrigérant (FR), le dispositif d’accumulation (42) étant disposé entre le premier échangeur thermique (41) et le point principal de convergence (31) ; la deuxième branche (5) comprenant un deuxième échangeur thermique (51) ; le circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) comprenant une branche secondaire (7) qui s’étend entre un premier point de divergence (71), disposé sur la branche principale (3) entre le dispositif de compression (33) et l’échangeur de chaleur principal (34), et un premier point de convergence (72), disposé sur la branche principale (3) entre l’échangeur de chaleur principal (34) et le point principal de divergence (32), et la branche secondaire (7) comprenant un échangeur de chaleur secondaire (73) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant (FR) et un flux d’air intérieur (FA2) envoyé dans l’habitacle du véhicule.
2. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel au moins l’un des premier échangeur thermique (41) et deuxième échangeur thermique (51) est thermiquement couplé à une boucle (6) de fluide caloporteur comprenant au moins un élément (61) d’une chaîne de traction électrique du véhicule et au moins l’autre des premier échangeur thermique (41) et deuxième échangeur thermique (51) est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant (FR) et un flux d’air intérieur (FA2) à l’habitacle.
3. Système de traitement thermique (î) selon la revendication i ou 2, dans lequel la branche secondaire (7) comprend au moins un moyen de régulation (74) du débit de fluide réfrigérant (FR) et/ou un clapet anti-retour secondaire (75).
4. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins : une branche tertiaire (8) qui s’étend entre un deuxième point de divergence (81), disposé entre l’échangeur de chaleur principal (34) et le premier échangeur thermique (41), et un deuxième point de convergence (82), disposé sur la branche principale (3) entre le premier point de divergence (71) et l’échangeur de chaleur principal (34) ; une branche quaternaire (9) qui s’étend entre un troisième point de divergence (91), disposé sur la branche principale (3) entre l’échangeur de chaleur principal (34) et le premier point de convergence (72), et un troisième point de convergence (92), disposé sur la première branche (4) entre le premier échangeur thermique (41) et le dispositif d’accumulation (42), la branche quaternaire (9) comprenant au moins un dispositif de régulation (93) du débit de fluide réfrigérant (FR).
5. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la branche principale (3) comprend au moins un clapet anti retour principal (36), disposé entre l’échangeur de chaleur principal (34) et le premier point de convergence (72).
6. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une troisième branche (10) qui s’étend entre le point principal de divergence (32) et un quatrième point de convergence (101), disposé sur la première branche (4) entre le premier échangeur thermique (41) et le dispositif d’accumulation (42), la troisième branche (10) comprenant au moins un troisième échangeur thermique (102).
7. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un échangeur de chaleur tertiaire (37) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant (FR) et le flux d’air extérieur (FA2) à l’habitacle du véhicule, l’échangeur de chaleur tertiaire (37) étant disposé sur la branche principale (3) entre l’échangeur de chaleur principal (34) et le point principal de divergence (32) et l’échangeur de chaleur tertiaire (37) étant disposé en amont de l’échangeur de chaleur principal (34) selon le sens de circulation (S2) du flux d’air extérieur (FAi).
8. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins un organe de gestion (38) de la circulation configuré pour opérer une détente du fluide réfrigérant (FR) et/ou pour interrompre la circulation du fluide réfrigérant (FR) à son travers et disposé entre le premier point de convergence (72) et le point principal de convergence (31).
9. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’organe de gestion (38) de la circulation est disposé sur la branche principale (3), le système de traitement thermique (1) comprenant au moins un organe de contrôle (11) du débit de fluide réfrigérant (FR) disposé sur la première branche (4) et/ou sur la deuxième branche (5) entre l’organe de gestion (38) et le point principal de convergence (31).
10. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 8, comprenant une pluralité d’organes de gestion (38) de la circulation du fluide réfrigérant (FR), au moins l’organe de gestion (38) de la circulation, appelé ci-après premier organe de gestion (381) de la circulation étant disposé dans la première branche (4), entre le point principal de divergence (32) et le premier échangeur thermique (41), et un deuxième organe de gestion (382) de la circulation étant disposé sur la deuxième branche (5), entre le point principal de divergence (32) et le deuxième échangeur thermique (51).
11. Système de traitement thermique (1) selon l’une des revendications 8 à 10, comprenant un module de distribution (12) du fluide réfrigérant (FR), le module de distribution (12) comportant au moins un boîtier (121) délimitant un volume interne (122) dans lequel sont disposés le point principal de divergence (32) et l’au moins un organe gestion (38) de la circulation du fluide réfrigérant (FR).
12. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un échangeur thermique interne (14) configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre une première partie (141, 141’) et une deuxième partie (142) de l’échangeur thermique interne (14), la première partie (141, 141’) de l’échangeur thermique interne (14) étant comprise dans une première portion (301) du système de traitement thermique (1) qui s’étend entre le dispositif d’accumulation (42) et le dispositif de compression (33), et la deuxième partie (142) de l’échangeur thermique interne (14) étant comprise dans une deuxième portion (302) du système de traitement thermique (1) qui s’étend entre l’échangeur de chaleur principal (34) et le point principal de divergence (32).
13. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la première partie (141) de l’échangeur thermique interne (14) est disposée entre le dispositif d’accumulation (42) et le point principal de convergence (31), le système de traitement thermique (1) comprenant une branche de dérivation (15) du fluide réfrigérant (FR) qui s’étend entre un point de dérivation (151), disposé entre le deuxième échangeur thermique (51) et le point principal de convergence (31), et un point de raccordement (152), disposé entre le dispositif d’accumulation (42) et la première partie (141) de l’échangeur thermique interne (14).
14. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 12, dans lequel la première partie (141’) de l’échangeur thermique interne (14) est disposée entre le point principal de convergence (31) et le dispositif de compression (33), le système de traitement thermique (1) comprenant une branche de dérivation (15) du fluide réfrigérant (FR) qui s’étend entre un point de dérivation (151), disposé entre le deuxième échangeur thermique (51) et le point principal de convergence (31), et un point de raccordement (152), disposé entre la première partie (141’) de l’échangeur thermique interne (14) et le dispositif de compression (33).
15. Procédé d’ajustement d’une température du fluide réfrigérant (FR) en sortie du dispositif de compression (33) équipant un système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé d’ajustement comprenant :
Une première étape d’estimation de la température du fluide réfrigérant (FR) en sortie du dispositif de compression (33) ;
Une deuxième étape de comparaison de la température estimée du fluide réfrigérant (FR) à au moins une valeur seuil de température ;
Une troisième étape de régulation de l’échange thermique mis en œuvre dans le deuxième échangeur thermique (51) et/ou de régulation de la circulation du fluide réfrigérant (FR) dans la deuxième branche (5) mise en œuvre lorsque la température estimée du fluide réfrigérant (FR) est supérieure ou égale à la valeur seuil de température.
16. Procédé d’ajustement selon la revendication précédente, dans lequel la troisième étape comprend au moins une sous-étape d’augmentation du débit de fluide réfrigérant (FR) circulant dans la deuxième branche (5).
17. Procédé d’ajustement selon la revendication 15 ou 16, dans lequel le deuxième échangeur thermique (51) est thermiquement couplé à la boucle (6) de fluide caloporteur ou le deuxième échangeur thermique (51) est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant (FR) et le flux d’air intérieur (FA2) à l’habitacle, la troisième étape comprenant au moins une sous-étape de réduction du débit du fluide caloporteur ou du débit du flux d’air intérieur (FA2) impliqué dans l’échange thermique mis en œuvre dans le deuxième échangeur thermique (51).
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