EP4255745A1 - Dispositif de gestion thermique d'un véhicule automobile électrique ou hybride - Google Patents

Dispositif de gestion thermique d'un véhicule automobile électrique ou hybride

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Publication number
EP4255745A1
EP4255745A1 EP21814779.1A EP21814779A EP4255745A1 EP 4255745 A1 EP4255745 A1 EP 4255745A1 EP 21814779 A EP21814779 A EP 21814779A EP 4255745 A1 EP4255745 A1 EP 4255745A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
connection point
expansion device
thermal management
bypass branch
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.)
Withdrawn
Application number
EP21814779.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mohamed Yahia
Stefan Karl
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 Systemes Thermiques 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 EP4255745A1 publication Critical patent/EP4255745A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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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 present invention relates to the field of electric or hybrid motor vehicles and more particularly to a thermal management device for batteries, as well as power electronics and/or the electric motor of said electric vehicle.
  • [2]Current electric or hybrid motor vehicles increasingly include a heat transfer fluid circuit in order to thermally manage the batteries as well as the power electronics and/or the electric motor of said electric vehicle.
  • these elements in order for these elements to be as efficient as possible, they must remain at an optimum operating temperature. It is therefore necessary to cool them during use so that they do not excessively exceed this optimum operating temperature. Similarly, it may also be necessary to heat them, for example in cold weather, so that they reach this optimum operating temperature as quickly as possible.
  • these elements may have different optimum operating temperatures, which implies a differentiation in thermal management for each of these elements.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a complex architecture allowing both the thermal management of the batteries and of the power electronics and/or of the electric motor of said electric vehicle.
  • the heat transfer fluid circuit then generally comprises a heat exchanger as well as a dedicated expansion device for each of these elements as well as various circulation and bypass branches in order to ensure good thermal management of these elements at different temperatures.
  • these architectures are generally complex and expensive.
  • the present invention therefore relates to a thermal management device for an electric or hybrid motor vehicle, said thermal management device comprising a refrigerant circuit in which a refrigerant fluid is intended to circulate and comprising:
  • a main loop comprising, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a compressor, a first heat exchanger, a first expansion device, a second heat exchanger, a second expansion device and a third heat exchanger,
  • the first expansion device is a tube orifice.
  • the first redirection system comprises a first shut-off valve arranged on the first bypass branch.
  • the second trigger device includes a stop function.
  • the second redirection system comprises a second shut-off valve arranged on the second bypass branch.
  • the third redirection system comprises a third shut-off valve arranged on the third bypass branch.
  • the third shut-off valve is arranged on the third bypass branch upstream of the fourth heat exchanger.
  • the third shut-off valve is a solenoid valve controllable by pulse width modulation.
  • the fifth connection point of the third branch branch is arranged on the main branch upstream of the fourth connection point of the second branch branch.
  • a fourth shut-off valve is arranged on the main branch downstream of said fifth connection point, between the fifth and the fourth connection point.
  • the fourth shut-off valve is a solenoid valve controllable by pulse width modulation.
  • the first heat exchanger is an internal condenser configured to be crossed by an internal air flow
  • the second heat exchanger is an evapo-condenser configured to be crossed by an external air flow
  • the third heat exchanger is a chiller configured for the thermal management of the batteries
  • the fourth heat exchanger is a chiller configured for the thermal management of 1 power electronics and/or of the electric motor of the motor vehicle.
  • the thermal management device comprises a fourth bypass branch connecting a seventh connection point disposed downstream of the second heat exchanger, to an eighth connection point disposed upstream of the compressor, said fourth bypass branch comprising a fifth heat exchanger and a third expansion device arranged upstream of said fifth heat exchanger.
  • the third trigger device includes a stop function.
  • the fifth heat exchanger is an evaporator configured to be crossed by an internal air flow.
  • the third connection point of the second bypass branch is arranged on the main branch downstream of the first heat exchanger, between said first heat exchanger and the first expansion device.
  • the third connection point of the second bypass branch is arranged on the main branch upstream of the first heat exchanger, between the compressor and said first heat exchanger.
  • Figure 1 is a schematic representation of a thermal management device according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of a thermal management device according to a second embodiment
  • FIG. 3 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a first heat pump mode
  • Figure 4 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a second heat pump mode
  • Figure 5 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a first dehumidification mode
  • Figure 6 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a second mode of dehumidification
  • Figure 7 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a first cooling mode
  • Figure 8 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a second cooling mode
  • Figure 9 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a third mode of cooling
  • Figure 10 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a fourth cooling mode
  • Figure 11 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a fifth cooling mode
  • Figure 12 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a sixth mode of cooling.
  • certain elements or parameters can be indexed, such as for example first element or second element as well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion, etc.
  • it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria that are close, but not identical. This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion over another and such denominations can easily be interchanged without departing from the scope of the present description. Nor does this indexing imply an order in time, for example, to assess such and such a criterion.
  • placed upstream means that one element is placed before another with respect to the direction of circulation of a fluid.
  • place downstream means that one element is placed after another with respect to the direction of flow of the fluid.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a thermal management device 1 of an electric or hybrid motor vehicle.
  • the thermal management device 1 comprises a refrigerant circuit in which a refrigerant fluid is intended to circulate.
  • This refrigerant circuit comprises a main branch A, a first bypass branch Al, a second bypass branch A2 and a third bypass branch A3.
  • the main branch A shown in extra thickness in Figure 1, comprises, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a compressor 3, a first heat exchanger 101, a first expansion device 5, a second heat exchanger 102, a second expansion device 7 and a third heat exchanger 103.
  • the main branch A can also include, upstream of the compressor 3, a phase separation device 11 such as an accumulator. More precisely, this accumulator 11 can be arranged between the third heat exchanger 103 and the compressor 3.
  • the first bypass branch Al is connected to the main branch A so as to bypass the second expansion device 7 and the third heat exchanger 103.
  • the first bypass branch Al thus connects a first connection point 41 to a second connection point 42.
  • the first connection point 41 is arranged on the main branch A upstream of the second expansion device 7, between the second heat exchanger 102 and said second expansion device 7.
  • the second connection point 42 is arranged on the main branch A downstream of the third heat exchanger 103, between said third heat exchanger 103 and the compressor 3. More specifically, the second connection point 42 is arranged upstream of the accumulator 11.
  • the thermal management device 1 further comprises a first system for redirecting the refrigerant fluid arriving at the first connection point 41 in order to redirect the refrigerant fluid coming from the second heat exchanger 102 to the compressor 3 via the first branch of diversion Al or to the second expansion device 7.
  • This first redirection system may in particular comprise a first shut-off valve 31 arranged on the first bypass branch AL
  • the second expansion device 7 may for its part include a shut-off function so that, when the latter is completely closed, the refrigerant fluid cannot pass through it and then pass through the third heat exchanger 103.
  • the second expansion device 7 may for example be an expansion valve.
  • the main branch A comprises another shut-off valve arranged between the first 41 and the second 42 point connection.
  • This other stop valve replacing the stop function of the second expansion device 7.
  • Yet another alternative not shown can also be the use of a three-way valve arranged at the level of the first connection point 41 for example.
  • the second bypass branch A2 connects a third connection point 43 to a fourth connection point 44.
  • the third connection point 43 is arranged on the main branch A downstream of the compressor 3, between said compressor 3 and the first expansion device 5.
  • the fourth connection point 44 is arranged on the main branch A downstream of the first expansion device 5, between said first expansion device 5 and the second heat exchanger 102.
  • the second bypass branch A2 is thus connected to the main branch A so as to allow bypassing of the first expansion device 5.
  • the third connection point 43 is more precisely disposed downstream of the first heat exchanger 101, between said first heat exchanger 101 and the first expansion device 5.
  • the second bypass branch A2 allows bypassing only the first expansion device 5.
  • the third connection point 43 is more precisely arranged upstream of the first heat exchanger 101, between compressor 3 and said first heat exchanger 101.
  • the second bypass branch A2 allows both the bypass of the first heat exchanger 101 and the bypass of the first expansion device 5.
  • This second variant can be advantageous for different modes of operation, described later in the description, so that the refrigerant fluid does not pass through the first heat exchanger 101.
  • the third bypass branch A3 allows the bypass of the second heat exchanger 102, the second expansion device 7 and the third heat exchanger 103.
  • the third bypass branch A3 comprises a fourth heat exchanger 104.
  • This third bypass branch A3 more precisely connects a fifth connection point 45 to a sixth connection point 46.
  • the fifth connection point 45 is arranged on the main branch A downstream of the first expansion device 5, between said first expansion device 5 and the second heat exchanger 102. In the example illustrated in FIG. 1, the fifth connection point 45 is more precisely arranged upstream of the fourth connection point 44 of the second bypass branch A2, between the first expansion device 5 and said fourth connection point 44.
  • the sixth connection point 46 is arranged upstream of the compressor 3. As illustrated in Figure 1, the sixth connection point 46 can be arranged on the main branch A downstream of the second connection point 42 of the first bypass branch Al, between said second connection point 42 and the compressor 3. More specifically, upstream of the accumulator 11. A variant not shown may be to arrange the sixth connection point 46 still on the main branch A but downstream of the third heat exchanger 103, between said third heat exchanger 103 and the second connection point 42. Yet another variant, not shown, may be to arrange the sixth connection point 46 on the first bypass branch Al, in upstream of the second connection point 42, between the first shut-off valve 31 and said second connection point 42.
  • the thermal management device 1 also comprises a second system for redirecting the refrigerant fluid arriving at the third connection point 43, redirecting the refrigerant fluid to the second heat exchanger 102 via the second bypass branch A2 or to the first device of relaxation 5.
  • This second redirection system may in particular comprise a second shut-off valve 32 disposed on the second bypass branch A2.
  • the thermal management device 1 also comprises a third system for redirecting the refrigerant fluid arriving at the fifth connection point 45, redirecting the refrigerant fluid to the second heat exchanger 102 and/or to the fourth heat exchanger 104 via the third bypass branch A3.
  • This third redirection system may in particular comprise a third shut-off valve 33 arranged on the third bypass branch A3.
  • the third shut-off valve 33 can in particular be arranged on the third bypass branch A3 upstream of the fourth heat exchanger 104 in order to limit the pressure of the refrigerant fluid within said fourth heat exchanger 104 when the third shut-off valve 33 is closed.
  • the third shut-off valve 33 can be a solenoid valve controllable by pulse width modulation.
  • the thermal management device 1 may include a fourth shut-off valve 34 arranged on the main branch A downstream of said fifth connection point 45, between the fifth 45 and the fourth 44 connection point.
  • This particular configuration has the advantage of pooling the fourth shut-off valve 34 both for the second and the third refrigerant fluid redirection system.
  • the fourth shut-off valve 34 can be a solenoid valve controllable by pulse width modulation.
  • the first heat exchanger 101 can in particular be an internal condenser configured to be crossed by an internal air flow 200.
  • This first heat exchanger 101 can more particularly be arranged within one of a heating device , ventilation and air conditioning.
  • the internal air flow 200 is then an air flow intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the third connection point 43 of the second bypass branch A2 is downstream of the first heat exchanger 101, as illustrated in FIG. that the internal air flow 200 passes through the first heat exchanger 101 and that there is an exchange of calorific energy between the internal air flow 200 and the refrigerant fluid when the refrigerant fluid passes through the second bypass branch A2.
  • This closure device 13 may not be necessary when the third connection point 43 is upstream of the first heat exchanger 101 as illustrated in FIG. 2. Indeed, in this case, when the refrigerant fluid passes through the second bypass branch A2, the refrigerant fluid does not pass through the first heat exchanger 101.
  • the second heat exchanger 102 can be an evapo-condenser configured to be crossed by an external air flow 300.
  • the second heat exchanger 102 can more particularly be placed on the front of the motor vehicle.
  • the external air flow 300 is a flow of air coming from outside the motor vehicle.
  • the third heat exchanger 103 can be a chiller configured for battery thermal management.
  • This third heat exchanger 103 can be for example one or more cold plates directly in contact with the batteries or even a two-fluid heat exchanger exchanging heat energy with a heat transfer fluid circuit dedicated to the thermal management of the batteries.
  • the fourth heat exchanger 104 can be a cooler configured for the thermal management of the power electronics and/or the electric motor of the motor vehicle.
  • This fourth heat exchanger 104 may for example be one or more cold plates directly in contact with the power electronics and/or the electric motor or even a two-fluid heat exchanger exchanging heat energy with a heat transfer fluid circuit dedicated to the thermal management of the power electronics and/or the electric motor.
  • the first expansion device 5 may in particular be a tube orifice.
  • the use of a tube orifice as the first expansion device 5 makes it possible to perform a first calibrated expansion of the refrigerant fluid intended for the second heat exchanger 102 and/or the fourth heat exchanger 104.
  • a tube orifice is more economical another expansion device such as an expansion valve.
  • the fact that the first expansion is calibrated it is not necessary to use a pressure/temperature sensor at the outlet of the second heat exchanger 102 for controlling the thermal management device 1 but simply a sensor more economical temperature.
  • the thermal management device 1 may also include a fourth bypass branch A4.
  • This fourth bypass branch A4 comprises a fifth heat exchanger 105 and a third expansion device 9 arranged upstream of the fifth heat exchanger 105 and connects a seventh connection point 47 to an eighth connection point 48.
  • the seventh connection point 47 is more particularly arranged downstream of the second heat exchanger 102.
  • the seventh connection point 47 can be arranged on the main branch A upstream of the second expansion device 7.
  • the seventh connection point 47 can be arranged, as shown in Figure 1, downstream of the first connection point 41 of the first branch Al branch, between said first connection point 41 and the second expansion device 7.
  • the seventh connection point 47 can also be arranged, still on the main branch A, upstream of the first connection point 41, between the second heat exchanger 102 and said first connection point 41.
  • the seventh connection point 47 can be arranged alternately on the first branch diversion Al upstream of the first shut-off valve 31, between the first connection point
  • the eighth connection point 48 is arranged upstream of the compressor 3, more precisely upstream of the accumulator 11.
  • the eighth connection point 48 can be, as illustrated in FIG. 1, arranged on the third bypass branch A3, downstream of the fourth heat exchanger 104, between said fourth heat exchanger 104 and the sixth connection point 46 of the third bypass branch A3.
  • the eighth connection point 48 can be arranged on the main branch A, downstream of the third heat exchanger 103.
  • the eighth connection point 48 can thus also be arranged between the third heat exchanger 103 and the second connection point 42 of the first bypass branch Al, between the second connection point
  • the eighth connection point 48 can be arranged on the first bypass branch Al, downstream of the first shut-off valve 31, between said first shut-off valve 31 and the second connection point 42.
  • the third expansion device 9 may comprise, like the second expansion device 7, a stop function.
  • the fourth bypass branch comprises a shut-off valve or that the thermal management device 1 comprises a three-way valve at the level of the seventh connection point 47.
  • the third expansion device 9 can also be an expansion valve.
  • the fifth heat exchanger 105 can in particular be an evaporator configured to be crossed by an internal air flow 200.
  • the fifth heat exchanger 105 can thus be placed in a heating, ventilation and air conditioning device in the same way than the first heat exchanger 101.
  • the fifth heat exchanger 105 can in particular be placed upstream of the first heat exchanger 101 in the internal air flow 200.
  • the thermal management device 1 can thus operate according to different operating modes illustrated in FIGS. 3 to 12.
  • the coolant does not circulate are shown in dotted lines.
  • the operating modes described below are not limiting. Other operating modes can also be imagined and applied with the architecture described.
  • Figure 3 shows the thermal management device 1 of Figure 1 according to a first mode of heat pump operation.
  • the refrigerant passes through the compressor 3 where it undergoes a pressure increase and passes to a so-called high pressure.
  • the refrigerant fluid then passes through the first heat exchanger 101 at the level of which it undergoes a loss of enthalpy, in particular by heating the internal air flow 200.
  • the shutter device 13 is open if it is present as in figure 3.
  • the coolant then passes through the first expansion device 5 at which it undergoes a loss of pressure and goes to a so-called low pressure.
  • the second refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid does not pass into the second bypass branch A2.
  • the second shut-off valve 32 is thus closed.
  • the refrigerant then passes through the second heat exchanger 102 at which it undergoes an enthalpy increase by absorbing heat energy from the external air flow 300.
  • the third refrigerant fluid redirection system is configured here so that the refrigerant fluid does not pass into the third bypass branch A3.
  • the third stop valve 33 is thus closed and the fourth stop valve 34 is open.
  • the refrigerant fluid then passes through the first bypass branch Al to join the compressor 3.
  • the first refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid does not pass through the second expansion device 7 nor the third exchanger heat 103.
  • the first stop valve 31 is thus open and the second expansion device 7 is closed.
  • the thermal management device 1 comprises a fourth bypass branch A4, the refrigerant fluid does not pass through the latter.
  • the third expansion device 9 can also be closed.
  • This first heat pump mode thus makes it possible to recover heat energy in the external air flow 300 at the level of the second heat exchanger 102 in order to heat the internal air flow 200 with this heat energy.
  • Figure 4 shows the thermal management device 1 of Figure 1 according to a second mode of heat pump operation.
  • a second portion of the refrigerant fluid is redirected in the third bypass branch A3 and joins the compressor 3 after having passed through the fourth heat exchanger 104.
  • the third refrigerant fluid redirection system is configured so that at the level of the fifth connection point 45 the refrigerant fluid goes both to the second heat exchanger 102 and crosses the third bypass branch A3.
  • the third 33 and fourth 34 shut-off valves can thus be opened.
  • the second portion of refrigerant fluid recovers heat energy, for example by cooling the power electronics and/or the electric motor of the motor vehicle.
  • This second heat pump mode can in particular be used when the outside temperature is very low and for which the recovery of heat energy in the external air flow 300 would require a high consumption of electrical energy, reducing the coefficient of thermal management device performance 1.
  • Figure 5 shows the thermal management device 1 of Figure 1 according to a first mode of dehumidification operation.
  • the refrigerant fluid passes into the compressor 3 at which it undergoes an increase in pressure and passes to a so-called high pressure.
  • the refrigerant fluid then passes through the first heat exchanger 101 at the level of which it undergoes a loss of enthalpy, in particular by heating the internal air flow 200.
  • the shutter device 13 is open if it is present as in Figure 5.
  • the coolant then passes through the first expansion device 5 at which it undergoes a first loss of pressure and passes to a so-called intermediate pressure.
  • the second refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid does not pass into the second bypass branch A2.
  • the second shut-off valve 32 is thus closed.
  • the refrigerant then passes through the second heat exchanger 102 at which it undergoes an enthalpy increase by absorbing heat energy from the external air flow 300.
  • the third refrigerant fluid redirection system is configured here so that the refrigerant fluid does not pass into the third bypass branch A3.
  • the third stop valve 33 is thus closed and the fourth stop valve 34 is open.
  • the refrigerant fluid then passes through the fourth bypass branch A4 to reach the third expansion device 9.
  • the first refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid does not pass through the second expansion device 7, the third interchange heat 103 or even passes through the first bypass branch Al.
  • the first shut-off valve 31 is closed as well as the second expansion device 7.
  • the refrigerant undergoes a second loss of pressure and goes from a so-called intermediate pressure to a so-called low pressure.
  • the refrigerant then passes through the fifth heat exchanger 105 at which it recovers heat energy, for example by cooling the internal air flow 200.
  • This first dehumidification mode thus makes it possible to subject the internal air flow 200 to cooling at the level of the fifth heat exchanger 105 in order to condense its humidity and then to heat the internal air flow 200 at the level of the first heat exchanger 101 for better comfort.
  • the calorific energy recovered in the internal air flow 100 at the level of the fifth heat exchanger 105 is thus dissipated both in the external air flow 300 at the level of the second heat exchanger 102 and of the first heat exchanger 101 in the internal air flow 200 having previously passed through the fifth heat exchanger 105.
  • Figure 6 shows the thermal management device 1 of Figure 1 according to a second mode of dehumidification operation.
  • a second portion of the refrigerant fluid is redirected in the third bypass branch A3 and joins the compressor 3 after having passed through the fourth heat exchanger 104.
  • the third refrigerant fluid redirection system is configured so that at the level of the fifth connection point 45 the refrigerant fluid goes both to the second heat exchanger 102 and crosses the third branch branch A3.
  • the third 33 and fourth 34 stop valves can thus be opened.
  • the second portion of refrigerant fluid recovers heat energy, for example by cooling the power electronics and/or the electric motor of the motor vehicle.
  • This second dehumidification mode thus makes it possible to recover heat energy at the level of the fifth heat exchanger 105 by cooling the internal air flow 200 and at the level of the fourth heat exchanger 104 and cooling the power electronics and/or the electric motor of the motor vehicle, the heat energy recovered is dissipated both at the level of the second heat exchanger 102 in the external air flow 300 and at the level of the first heat exchanger 101 in the flow of internal air 200 for its dehumidification.
  • This second dehumidification mode can in particular be used when the outside temperature is very low and for which the recovery of heat energy in the external air flow 300 would require a significant consumption of electrical energy, reducing the coefficient of performance of the thermal management device 1.
  • Figure 7 shows the thermal management device 1 of Figure 1 in a first mode of cooling operation.
  • the refrigerant fluid passes through the compressor 3 at which it undergoes a pressure increase and passes to a so-called high pressure.
  • the refrigerant fluid then passes through the second bypass branch A2 to join the second heat exchanger 102 bypassing the first expansion device 5.
  • the second refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant passes into the second bypass branch A2.
  • the second shut-off valve 32 is thus opened.
  • the third refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid does not pass into the third bypass branch A3 and does not pass through the first expansion device 5 either.
  • the third 33 and fourth 34 shut-off valves are thus closed.
  • the refrigerant then passes through the second heat exchanger 102 where it dissipates heat energy into the external air flow 300.
  • the refrigerant fluid then passes through the second expansion device 7 without passing through the first bypass branch Al.
  • the first refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid passes through the second expansion device 7, the third heat exchanger heat 103 and does not pass through the first bypass branch AL
  • the first shut-off valve 31 is closed and the second expansion device 7 is open to allow the coolant to pass.
  • the refrigerant undergoes a loss of pressure and goes from a so-called high pressure to a so-called low pressure.
  • the refrigerant then passes through the third heat exchanger 103 at which it recovers heat energy, for example by cooling the batteries of the motor vehicle.
  • the thermal management device 1 comprises a fourth bypass branch A4, the refrigerant fluid does not pass here through the latter.
  • the third expansion device 9 is closed.
  • This first cooling mode thus makes it possible to cool the batteries at the level of the third heat exchanger 103.
  • the heat energy recovered from the batteries at the level of the third heat exchanger 103 is dissipated in the external air flow 300 at the level of the second heat exchanger 102.
  • second cooling mode [ 11016)
  • Figure 8 shows the thermal management device 1 of Figure 1 according to a second mode of cooling operation.
  • a second portion of the refrigerant fluid is redirected to the first expansion device 5 and the third bypass branch A3 before joining the compressor 3 after having passed through the fourth heat exchanger 104.
  • the third refrigerant fluid redirection system is configured so that at the level of the fifth connection point 45 the refrigerant fluid passes through the third bypass branch A3.
  • the third shut-off valve is thus open and the fourth shut-off valve 34 is always closed.
  • the second portion of refrigerant undergoes a loss of pressure and goes to a so-called low pressure.
  • the second portion of refrigerant then passes through the fourth heat exchanger 104, at which it recovers heat energy, for example by cooling the power electronics and/or the electric motor of the motor vehicle.
  • This second cooling mode thus makes it possible to cool the batteries at the level of the third heat exchanger 103 as well as the power electronics and/or of the electric motor of the motor vehicle at the level of the fourth heat exchanger 104.
  • Figure 9 shows the thermal management device 1 of Figure 1 according to a third mode of cooling operation.
  • the third expansion device 9 is open.
  • the second portion of refrigerant undergoes a loss of pressure and goes to a so-called low pressure.
  • the second portion of refrigerant then passes through the fifth heat exchanger 105, at which it recovers heat energy, for example by cooling the internal air flow 200.
  • This third cooling mode thus makes it possible to cool the batteries at the level of the third heat exchanger 103 as well as the internal air flow 200 at the level of the fifth heat exchanger 105.
  • the heat energy recovered, both from the batteries at the level of the third heat exchanger 103 that of the internal air flow 200 at the level of the fifth heat exchanger 105, is dissipated in the external air flow 300 at the level of the second heat exchanger 102.
  • Figure 10 shows the thermal management device of Figure 1 according to a fourth mode of cooling operation.
  • This fourth cooling mode corresponds more particularly to the combination of the second and third cooling modes of Figures 8 and 9.
  • This fourth cooling mode thus combines, like the third cooling mode, cooling of the batteries at the level of the third heat exchanger 103 and cooling of the internal air flow at the level of the fifth heat exchanger 105 by a first portion of refrigerant fluid passing through the second bypass branch A2 and crossing the second heat exchanger 102.
  • This first portion of refrigerant fluid undergoes a loss of pressure while passing through the second 7 or the third 9 expansion device before passing through respectively the third 103 or the fifth 105 heat exchanger.
  • Figure 11 shows the thermal management device 1 of Figure 1 in a fifth mode of cooling operation.
  • the refrigerant passes through the compressor 3 at which it undergoes a pressure increase and passes to a so-called high pressure.
  • the refrigerant fluid then passes through the second bypass branch A2 to join the second heat exchanger 102 bypassing the first expansion device 5.
  • the second refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant passes into the second bypass branch A2.
  • the second shut-off valve 32 is thus opened.
  • the third refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid does not pass into the third bypass branch A3 and does not pass through the first expansion device 5 either.
  • the third 33 and fourth 34 shut-off valves are thus closed.
  • the refrigerant then passes through the second heat exchanger 102 where it dissipates heat energy into the external air flow 300.
  • the refrigerant fluid then passes through the third expansion device 9 without passing through the first bypass branch Al or through the second expansion device 7.
  • the first refrigerant fluid redirection system is here configured so that the refrigerant fluid does not pass through the second expansion device 7, the third heat exchanger 103 and does not cross the first bypass branch AL either.
  • the first shut-off valve 31 and the second expansion device 7 are closed in order to block the refrigerant fluid.
  • the third expansion device 9 is itself open.
  • the refrigerant When passing through the third expansion device 9, the refrigerant undergoes a loss of pressure and goes from a so-called high pressure to a so-called low pressure. The refrigerant then passes through the fifth heat exchanger 105 at which it recovers heat energy, for example by cooling the internal air flow 200.
  • This first mode of cooling thus makes it possible to cool the internal air flow 200 at the level of the fifth heat exchanger 105.
  • the heat energy recovered from the internal air flow 200 at the level of the fifth heat exchanger 105 is dissipated in the external air flow 300 at the level of the second heat exchanger 102.
  • FIG. 138110) sixth cooling mode: [139]
  • Figure 12 shows the thermal management device of Figure 1 according to a sixth mode of cooling operation.
  • a second portion of the refrigerant fluid is redirected to the first expansion device 5 and the third bypass branch A3 before joining the compressor 3 after having passed through the fourth heat exchanger 104.
  • the third refrigerant fluid redirection system is configured so that at the level of the fifth connection point 45 the refrigerant fluid passes through the third bypass branch A3.
  • the third shut-off valve 33 is thus open and the fourth shut-off valve 34 is still closed.
  • the second portion of refrigerant undergoes a loss of pressure and goes to a so-called low pressure.
  • the second portion of refrigerant then passes through the fourth heat exchanger 104, at which it recovers heat energy, for example by cooling the power electronics and/or the electric motor of the motor vehicle.
  • This sixth cooling mode thus makes it possible to cool the internal air flow 200 at the level of the fifth heat exchanger 105 as well as the power electronics and/or the electric motor of the motor vehicle at the level of the fourth heat exchanger 104.

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Abstract

Dispositif de gestion thermique (1) d'un véhicule automobile électrique ou hybride, comportant un circuit de fluide réfrigérant comportant : - une boucle principale (A) comportant un premier échangeur de chaleur (101), un premier dispositif de détente (5), un deuxième échangeur de chaleur (102), un deuxième dispositif de détente (7) et un troisième échangeur de chaleur (103), - une première branche de dérivation (A1), - une deuxième branche de dérivation (A2), - une troisième branche de dérivation (A3) comportant un quatrième échangeur de chaleur (104), - un premier système de redirection du fluide réfrigérant vers le compresseur (3) via la première branche de dérivation (A1) ou vers le deuxième dispositif de détente (7), - un deuxième système de redirection du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur (102) via la deuxième branche de dérivation (A2) ou vers le premier dispositif de détente (5), - un troisième système de redirection du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur (102) et/ou vers le quatrième échangeur de chaleur (104) via la troisième branche de dérivation (A3).

Description

DISPOSITIF DE GESTION THERMIQUE D’UN VÉHICULE AUTOMOBILE ÉLECTRIQUE OU HYBRIDE
[1]La présente invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles électriques ou hybrides et plus particulièrement à un dispositif de gestion thermique des batteries, ainsi que de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique dudit véhicule électrique.
[2]Les véhicules automobiles électriques ou hybrides actuels comportent de plus en plus souvent un circuit de fluide caloporteur afin de gérer thermiquement les batteries ainsi que l’électronique de puissance et/ou le moteur électrique dudit véhicule électrique. En effet, afin que ces éléments soient les plus efficaces possible, ils doivent rester à une température optimale de fonctionnement. Il est donc nécessaire de les refroidir en utilisation pour ne pas qu’ils dépassent excessivement cette température optimale de fonctionnement. De même, il peut également être nécessaire de les chauffer, par exemple par temps froid, afin qu’ils atteignent dans un délai le plus court possible cette température optimale de fonctionnement. De plus, ces éléments peuvent avoir des températures optimales de fonctionnement différentes ce qui implique une différentiation de gestion thermique pour chacun de ces éléments.
[3]I1 est ainsi connu que le circuit de fluide caloporteur comporte une architecture complexe permettant à la fois la gestion thermique des batteries et de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique dudit véhicule électrique. Le circuit de fluide caloporteur comporte alors généralement un échangeur de chaleur ainsi qu’un dispositif de détente dédiés pour chacun de ces éléments ainsi que diverses branches de circulation et contournement afin d’assurer une bonne gestion thermique de ces éléments à des températures différentes. Cependant, ces architectures sont généralement complexes et coûteuses.
[4]Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un dispositif de gestion thermique plus simple, moins onéreux et pouvant fonctionner selon différents modes de fonctionnement pour la gestion thermique des batteries ainsi que de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique d’un véhicule électrique. [5]La presente invention concerne donc un dispositif de gestion thermique d un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comportant un circuit de fluide réfrigérant dans lequel est destiné à circuler un fluide réfrigérant et comportant :
- une boucle principale comportant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un premier échangeur de chaleur, un premier dispositif de détente, un deuxième échangeur de chaleur, un deuxième dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur,
- une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé en amont du deuxième dispositif de détente, entre le deuxième échangeur de chaleur et ledit deuxième dispositif de détente, à un deuxième point de raccordement disposé en aval du troisième échangeur de chaleur, entre ledit troisième échangeur de chaleur et le compresseur,
- une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la branche principale en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le premier dispositif de détente, à un quatrième point de raccordement disposé sur la branche principale en aval du premier dispositif de détente, entre ledit premier dispositif de détente et le deuxième échangeur de chaleur,
- une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la branche principale en aval du premier dispositif de détente, entre ledit premier dispositif de détente et le deuxième échangeur de chaleur, à un sixième point de raccordement disposé en amont du compresseur, ladite troisième branche de dérivation comportant un quatrième échangeur de chaleur,
- un premier système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au premier point de raccordement, redirigeant le fluide réfrigérant vers le compresseur via la première branche de dérivation ou vers le deuxième dispositif de détente,
- un deuxième système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au troisième point de raccordement, redirigeant le fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur via la deuxième branche de dérivation ou vers le premier dispositif de détente,
- un troisième système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au cinquième point de raccordement, redirigeant le fluide réfrigérant vers le deuxième echangeur de chaleur et/ou vers le quatrième echangeur de chaleur via la troisième branche de dérivation.
[6]Selon un aspect de l’invention, le premier dispositif de détente est un orifice tube.
[7]Selon un autre aspect de l’invention, le premier système de redirection comporte une première vanne d’arrêt disposée sur la première branche de dérivation.
[8]Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième dispositif de détente comporte une fonction d’arrêt.
[9]Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième système de redirection comporte une deuxième vanne d’arrêt disposée sur la deuxième branche de dérivation.
[10]Selon un autre aspect de l’invention, le troisième système de redirection comporte une troisième vanne d’arrêt disposée sur la troisième branche de dérivation.
[1 l]Selon un autre aspect de l’invention, la troisième vanne d’arrêt est disposée sur la troisième branche de dérivation en amont du quatrième échangeur de chaleur.
[12]Selon un autre aspect de l’invention, la troisième vanne d’arrêt est une électrovanne contrôlable par modulation de largeur d’impulsion.
[13]Selon un autre aspect de l’invention, le cinquième point de raccordement de la troisième branche de dérivation est disposé sur la branche principale en amont du quatrième point de raccordement de la deuxième branche de dérivation.
[14]Selon un autre aspect de l’invention, une quatrième vanne d’arrêt est disposée sur la branche principale en aval dudit cinquième point de raccordement, entre le cinquième et le quatrième point de raccordement.
[15]Selon un autre aspect de l’invention, la quatrième vanne d’arrêt est une électrovanne contrôlable par modulation de largeur d’impulsion.
[16]Selon un autre aspect de l’invention :
- le premier échangeur de chaleur est un condenseur interne configuré pour être traversé par un flux d’air interne,
- le deuxième échangeur de chaleur est un évapo-condenseur configuré pour être traversé par un flux d’air externe,
- le troisième échangeur de chaleur est un refroidisseur configuré pour la gestion thermique des batteries,
- le quatrième échangeur de chaleur est un refroidisseur configuré pour la gestion thermique de 1 électronique de puissance et/ou du moteur electnque du véhicule automobile.
[17]Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur, à un huitième point de raccordement disposé en amont du compresseur, ladite quatrième branche de dérivation comportant un cinquième échangeur de chaleur et un troisième dispositif de détente disposé en amont dudit cinquième échangeur de chaleur.
[18]Selon un autre aspect de l’invention, le troisième dispositif de détente comporte une fonction d’arrêt.
[19]Selon un autre aspect de l’invention, le cinquième échangeur de chaleur est un évaporateur configuré pour être traversé par un flux d’air interne.
[20]Selon un autre aspect de l’invention, le troisième point de raccordement de la deuxième branche de dérivation est disposé sur la branche principale en aval du premier échangeur de chaleur, entre ledit premier échangeur de chaleur et le premier dispositif de détente.
[21]Selon un autre aspect de l’invention, le troisième point de raccordement de la deuxième branche de dérivation est disposé sur la branche principale en amont du premier échangeur de chaleur, entre le compresseur et ledit premier échangeur de chaleur.
[22]D’ autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
[23]La figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un premier mode de réalisation,
[24]La figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation,
[25]La figure 3 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un premier mode pompe à chaleur,
[26]La figure 4 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un deuxième mode pompe à chaleur,
[27]La figure 5 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un premier mode de déshumidification, [28]La figure 6 est une representation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un deuxième mode de déshumidification,
[29]La figure 7 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un premier mode de refroidissement,
[30]La figure 8 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un deuxième mode de refroidissement,
[31]La figure 9 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un troisième mode de refroidissement,
[32]La figure 10 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un quatrième mode de refroidissement,
[33]La figure 11 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un cinquième mode de refroidissement,
[34]La figure 12 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un sixième mode de refroidissement.
[35]Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
[36]Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
[37]Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
[38]Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « place en aval » qu un element est place apres un autre par rapport au sens de circulation du fluide.
[39]La figure 1 montre une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique 1 d’un véhicule automobile électrique ou hybride. Le dispositif de gestion thermique 1 comporte un circuit de fluide réfrigérant dans lequel est destiné à circuler un fluide réfrigérant. Ce circuit de fluide réfrigérant comporte une branche principale A, une première branche de dérivation Al, une deuxième branche de dérivation A2 et une troisième branche de dérivation A3.
[40]La branche principale A, représentée en surépaisseur sur la figure 1, comporte, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur 3, un premier échangeur de chaleur 101, un premier dispositif de détente 5, un deuxième échangeur de chaleur 102, un deuxième dispositif de détente 7 et un troisième échangeur de chaleur 103. La branche principale A peut également comporter en amont du compresseur 3, un dispositif de séparation de phase 11 tel qu’un accumulateur. Plus précisément, cet accumulateur 11 peut être disposé entre le troisième échangeur de chaleur 103 et le compresseur 3.
[41]La première branche de dérivation Al est connectée à la branche principale A de sorte à contourner le deuxième dispositif de détente 7 et le troisième échangeur de chaleur 103. La première branche de dérivation Al relie ainsi un premier point de raccordement 41 à un deuxième point de raccordement 42. Le premier point de raccordement 41 est disposé sur la branche principale A en amont du deuxième dispositif de détente 7, entre le deuxième échangeur de chaleur 102 et ledit deuxième dispositif de détente 7. Le deuxième point de raccordement 42 est disposé quant à lui sur la branche principale A en aval du troisième échangeur de chaleur 103, entre ledit troisième échangeur de chaleur 103 et le compresseur 3. Plus précisément, le deuxième point de raccordement 42 est disposé en amont de l’accumulateur 11.
[42]Le dispositif de gestion thermique 1 comporte en outre un premier système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au premier point de raccordement 41 afin de rediriger le fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur de chaleur 102 vers le compresseur 3 via la première branche de dérivation Al ou vers le deuxième dispositif de détente 7. Ce premier système de redirection peut notamment comporter une première vanne d’arrêt 31 disposée sur la première branche de dérivation AL Le deuxième dispositif de détente 7 peut quant à lui comporter une fonction d arrêt afin que, lorsque ce dernier est complètement fermé, le fluide réfrigérant ne puisse le traverser et ensuite traverser le troisième échangeur de chaleur 103. En contrôlant l’ouverture et la fermeture de la première vanne d’arrêt 31 et du deuxième dispositif de détente 7, il est ainsi possible de contrôler la circulation du fluide réfrigérant et de définir son trajet au sein du circuit de fluide réfrigérant. Le deuxième dispositif de détente 7 peut être par exemple une vanne d’expansion.
[43]Une alternative, non représentée, du premier système de redirection peut être qu’en plus de la première vanne d’arrêt 31, la branche principale A comporte une autre vanne d’arrêt disposée entre le premier 41 et le deuxième 42 point de raccordement. Cette autre vanne d’arrêt remplaçant la fonction d’arrêt du deuxième dispositif de détente 7. Encore une autre alternative non représentée peut également être l’utilisation d’une vanne trois-voies disposée au niveau du premier point de raccordement 41 par exemple.
[44]La deuxième branche de dérivation A2 relie un troisième point de raccordement 43 à un quatrième point de raccordement 44. Le troisième point de raccordement 43 est disposé sur la branche principale A en aval du compresseur 3, entre ledit compresseur 3 et le premier dispositif de détente 5. Le quatrième point de raccordement 44 est quant à lui disposé sur la branche principale A en aval du premier dispositif de détente 5, entre ledit premier dispositif de détente 5 et le deuxième échangeur de chaleur 102. La deuxième branche de dérivation A2 est ainsi connectée à la branche principale A de sorte à permettre un contournement du premier dispositif de détente 5.
[45]Selon une première variante illustrée à la figure 1, le troisième point de raccordement 43 est plus précisément disposé en aval du premier échangeur de chaleur 101, entre ledit premier échangeur de chaleur 101 et le premier dispositif de détente 5. Selon cette première variante, la deuxième branche de dérivation A2 permet le contournement d’uniquement le premier dispositif de détente 5.
[46]Selon une deuxième variante illustrée à la figure 2, le troisième point de raccordement 43 est plus précisément disposé en amont du premier échangeur de chaleur 101, entre compresseur 3 et ledit premier échangeur de chaleur 101. Selon cette deuxième variante, la deuxième branche de dérivation A2 permet à la fois le contournement du premier échangeur de chaleur 101 et le contournement du premier dispositif de détente 5. Cette deuxième variante peut être avantageuse pour differents modes de fonctionnement, décrit plus loin dans la description, afin que le fluide réfrigérant ne passe pas dans le premier échangeur de chaleur 101.
[47]La troisième branche de dérivation A3 permet quant à elle le contournement du deuxième échangeur de chaleur 102, du deuxième dispositif de détente 7 et du troisième échangeur de chaleur 103. La troisième branche de dérivation A3 comporte un quatrième échangeur de chaleur 104.
[48]Cette troisième branche de dérivation A3 relie plus précisément un cinquième point de raccordement 45 à un sixième point de raccordement 46. Le cinquième point de raccordement 45 est disposé sur la branche principale A en aval du premier dispositif de détente 5, entre ledit premier dispositif de détente 5 et le deuxième échangeur de chaleur 102. Dans l’exemple illustré à la figure 1, le cinquième point de raccordement 45 est plus précisément disposé en amont du quatrième point de raccordement 44 de la deuxième branche de dérivation A2, entre le premier dispositif de détente 5 et ledit quatrième point de raccordement 44.
[49]Le sixième point de raccordement 46 est quant à lui disposé en amont du compresseur 3. Comme illustré sur la figure 1, le sixième point de raccordement 46 peut être disposé sur la branche principale A en aval du deuxième point de raccordement 42 de la première branche de dérivation Al, entre ledit deuxième point de raccordement 42 et le compresseur 3. Plus précisément, en amont de l’accumulateur 11. Une variante non représentée peut être de disposer le sixième point de raccordement 46 toujours sur la branche principale A mais en aval du troisième échangeur de chaleur 103, entre ledit troisième échangeur de chaleur 103 et le deuxième point de raccordement 42. Encore une autre variante non représentée peut être de disposer le sixième point de raccordement 46 sur la première branche de dérivation Al, en amont du deuxième point de raccordement 42, entre la première vanne d’arrêt 31 et ledit deuxième point de raccordement 42.
[50]Le dispositif de gestion thermique 1 comporte également un deuxième système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au troisième point de raccordement 43, redirigeant le fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur 102 via la deuxième branche de dérivation A2 ou vers le premier dispositif de detente 5. Ce deuxieme système de redirection peut notamment comporter une deuxième vanne d’arrêt 32 disposée sur la deuxième branche de dérivation A2.
[51]Le dispositif de gestion thermique 1 comporte également un troisième système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au cinquième point de raccordement 45, redirigeant le fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur 102 et/ou vers le quatrième échangeur de chaleur 104 via la troisième branche de dérivation A3. Ce troisième système de redirection peut notamment comporter une troisième vanne d’arrêt 33 disposée sur la troisième branche de dérivation A3. La troisième vanne d’arrêt 33 peut notamment être disposée sur la troisième branche de dérivation A3 en amont du quatrième échangeur de chaleur 104 afin de limiter la pression du fluide réfrigérant au sein dudit quatrième échangeur de chaleur 104 lorsque la troisième vanne d’arrêt 33 est fermée. Afin de contrôler le débit et la quantité de fluide réfrigérant traversant la troisième branche de dérivation A3 et passant par le quatrième échangeur de chaleur 104, la troisième vanne d’arrêt 33 peut être une électrovanne contrôlable par modulation de largeur d’impulsion.
[52]Lorsque, comme dans l’exemple illustré à la figure 1, le cinquième point de raccordement 45 de la troisième branche de dérivation A3 est disposé sur la branche principale A en amont du quatrième point de raccordement 44 de la deuxième branche de dérivation A2, le dispositif de gestion thermique 1 peut comporter une quatrième vanne d’arrêt 34 disposée sur la branche principale A en aval dudit cinquième point de raccordement 45, entre le cinquième 45 et le quatrième 44 point de raccordement. Cette configuration particulière a l’avantage de mutualiser la quatrième vanne d’arrêt 34 à la fois pour le deuxième et le troisième système de redirection du fluide réfrigérant. Afin de contrôler le débit et la quantité de fluide réfrigérant ayant traversé le premier dispositif de détente 5 vers le deuxième échangeur de chaleur 102, la quatrième vanne d’arrêt 34 peut être une électrovanne contrôlable par modulation de largeur d’impulsion.
[53]Une solution alternative (non représentée), par exemple lorsque le quatrième point de raccordement 44 de la deuxième branche de dérivation A2 est en amont du cinquième point de raccordement 45 de la troisième branche de dérivation A3 sur la branche principale A, reste l’utilisation de deux vannes d’arrêt distinctes pour le deuxième et troisième système de redirection du fluide réfrigérant en remplacement de la quatrième vanne d arrêt 44. La vanne d arrêt dediee au deuxième système de redirection du fluide réfrigérant serait alors disposée sur la branche principale A entre le troisième 43 et le quatrième 44 point de raccordement. La vanne d’arrêt dédiée au troisième système de redirection du fluide réfrigérant serait quant à elle disposée sur la branche principale A entre le cinquième point de raccordement 45 et le deuxième échangeur de chaleur 102.
[54]Encore une autre solution alternative (non représentée) pour ces deuxième et troisième systèmes de redirection du fluide réfrigérant peut également être de disposer une vanne trois-voies respectivement au niveau du troisième 43 et du cinquième 45 point de raccordement.
[55]Le premier échangeur de chaleur 101 peut notamment être un condenseur interne configuré pour être traversé par un flux d’air interne 200. Ce premier échangeur de chaleur 101 peut plus particulièrement être disposé au sein d’un d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné. Le flux d’air interne 200 est alors un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Lorsque le troisième point de raccordement 43 de la deuxième branche de dérivation A2 est en aval du premier échangeur de chaleur 101, comme illustré sur la figure 1, le dispositif de gestion thermique 1 peut notamment comporter un dispositif d’obturation 13 afin d’empêcher que le flux d’air interne 200 traverse le premier échangeur de chaleur 101 et qu’il y ait un échange d’énergie calorifique entre le flux d’air interne 200 et le fluide réfrigérant lorsque le fluide réfrigérant passe par la deuxième branche de dérivation A2. Ce dispositif d’obturation 13 peut ne pas être nécessaire lorsque le troisième point de raccordement 43 est en amont du premier échangeur de chaleur 101 comme illustré sur la figure 2. En effet, dans ce cas de figure, lorsque le fluide réfrigérant passe par la deuxième branche de dérivation A2, le fluide réfrigérant ne traverse pas le premier échangeur de chaleur 101.
[56]Le deuxième échangeur de chaleur 102 peut être un évapo-condenseur configuré pour être traversé par un flux d’air externe 300. Le deuxième échangeur de chaleur 102 peut plus particulièrement être disposé en face avant du véhicule automobile. Le flux d’air externe 300 est un flux d’air provenant de l’extérieur du véhicule automobile.
[57]Le troisième échangeur de chaleur 103 peut être un refroidisseur configuré pour la gestion thermique des batteries. Ce troisième échangeur de chaleur 103 peut être par exemple une ou plusieurs plaques froides directement au contact des batteries ou bien encore un échangeur bifluide échangeant de l’énergie calorifique avec un circuit de fluide caloporteur dédié à la gestion thermique des batteries.
[58]Le quatrième échangeur de chaleur 104 peut être un refroidisseur configuré pour la gestion thermique de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile. Ce quatrième échangeur de chaleur 104 peut être par exemple une ou plusieurs plaques froides directement au contact de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique ou bien encore un échangeur bifluide échangeant de l’énergie calorifique avec un circuit de fluide caloporteur dédié à la gestion thermique de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique.
[59]Le premier dispositif de détente 5 peut notamment être un orifice tube. L’utilisation d’un orifice tube en tant que premier dispositif de détente 5 permet de réaliser une première détente calibrée du fluide réfrigérant à destination du deuxième échangeur de chaleur 102 et/ou du quatrième échangeur de chaleur 104. Un orifice tube est plus économique qu’un autre dispositif de détente tel qu’une vanne d’expansion. De plus, le fait que la première détente soit calibrée, il n’est pas nécessaire de recourir à un capteur de pression/température en sortie du deuxième échangeur de chaleur 102 pour le contrôle du dispositif de gestion thermique 1 mais simplement d’un capteur de température plus économique.
[60]Toujours comme illustré à la figure 1, le dispositif de gestion thermique 1 peut également comporter une quatrième branche de dérivation A4. Cette quatrième branche de dérivation A4 comporte un cinquième échangeur de chaleur 105 et un troisième dispositif de détente 9 disposé en amont du cinquième échangeur de chaleur 105 et relie un septième point de raccordement 47 à un huitième point de raccordement 48.
[61]Le septième point de raccordement 47 est plus particulièrement disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 102. Le septième point de raccordement 47 peut être disposé sur la branche principale A en amont du deuxième dispositif de détente 7. Le septième point de raccordement 47 peut être disposé, comme illustré sur la figure 1, en aval du premier point de raccordement 41 de la premier branche de dérivation Al, entre ledit premier point de raccordement 41 et le deuxième dispositif de détente 7. Le septième point de raccordement 47 peut egalement être dispose, toujours sur la branche principale A, en amont du premier point de raccordement 41, entre le deuxième échangeur de chaleur 102 et ledit premier point de raccordement 41. Le septième point de raccordement 47 peut être disposé alternativement sur la première branche de dérivation Al en amont de la première vanne d’arrêt 31, entre le premier point de raccordement
41 et ladite première vanne d’arrêt 31.
[62]Le huitième point de raccordement 48 est quant à lui disposé en amont du compresseur 3, plus précisément en amont de l’accumulateur 11. Le huitième point de raccordement 48 peut être, comme illustré sur la figure 1, disposé sur la troisième branche de dérivation A3, en aval du quatrième échangeur de chaleur 104, entre ledit quatrième échangeur de chaleur 104 et le sixième point de raccordement 46 de la troisième branche de dérivation A3. Selon une variante (non représentée), le huitième point de raccordement 48 peut être disposé sur la branche principale A, en aval du troisième échangeur de chaleur 103. Le huitième point de raccordement 48 peut ainsi être également disposé entre le troisième échangeur de chaleur 103 et le deuxième point de raccordement 42 de la première branche de dérivation Al, entre le deuxième point de raccordement
42 et le sixième point de raccordement 46 ou entre le sixième point de raccordement 46 et le compresseur 3, en amont de l’accumulateur 11. Selon encore une autre variante (non représentée), le huitième point de raccordement 48 peut être disposé sur la première branche de dérivation Al, en aval de la première vanne d’arrêt 31, entre ladite première vanne d’arrêt 31 et le deuxième point de raccordement 42.
[63]Afin de permettre ou non le passage du fluide réfrigérant dans le cinquième échangeur de chaleur 105, le troisième dispositif de détente 9 peut comporter, à l’instar du deuxième dispositif de détente?, une fonction d’arrêt. Une variante peut également être que la quatrième branche de dérivation comporte une vanne d’arrêt ou bien que le dispositif de gestion thermique 1 comporte une vanne trois-voies au niveau du septième point de raccordement 47. Le troisième dispositif de détente 9 peut également être une vanne d’expansion.
[64]Le cinquième échangeur de chaleur 105 peut notamment être un évaporateur configuré pour être traversé par un flux d’air interne 200. Le cinquième échangeur de chaleur 105 peut ainsi être disposé dans un dispositif de chauffage, ventilation et air conditionné au même titre que le premier échangeur de chaleur 101. Le cinquième echangeur de chaleur 105 peut notamment être dispose en amont du premier échangeur de chaleur 101 dans le flux d’air interne 200.
[65]Le dispositif de gestion thermique 1 peut ainsi fonctionner selon différents modes de fonctionnement illustrés aux figures 3 à 12. Sur les figures 3 à 12, les portions dans lesquelles le fluide réfrigérant circule sont représentées en trait plein tandis que les portions dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circule pas sont représentées en trait pointillé. Les modes de fonctionnement décrits ci-après ne sont pas limitatifs. D’autres modes de fonctionnement peuvent également être imaginés et appliqués avec l’architecture décrite.
[6611) premier mode pompe à chaleur :
[67]La figure 3 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement de pompe à chaleur.
[68]Dans ce premier mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant passe dans le compresseur 3 au niveau duquel il subit une augmentation de pression et passe à une pression dite haute. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier échangeur de chaleur 101 au niveau duquel il subit une perte d’enthalpie, notamment en chauffant le flux d’air interne 200. Pour cela, le dispositif d’obturation 13 est ouvert s’il est présent comme sur la figure 3.
[69]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de détente 5 au niveau duquel il subit une perte de pression et passe à une pression dite basse. Le deuxième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne passe pas dans la deuxième branche de dérivation A2. La deuxième vanne d’arrêt 32 est ainsi fermée.
[70]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 102 au niveau duquel il subit une augmentation d’enthalpie en absorbant de l’énergie calorifique du flux d’air externe 300. Le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne passe pas dans la troisième branche de dérivation A3. La troisième vanne d’arrêt 33 est ainsi fermée et la quatrième vanne d’arrêt 34 est ouverte.
[71]Le fluide réfrigérant passe ensuite dans la première branche de dérivation Al pour rejoindre le compresseur 3. Le premier système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne traverse pas le deuxième dispositif de détente 7 ni le troisième échangeur de chaleur 103. La premiere vanne d arrêt 31 est ainsi ouverte et le deuxieme dispositif de detente 7 est fermé.
[72]De même, si le dispositif de gestion thermique 1 comporte une quatrième branche de dérivation A4, le fluide réfrigérant ne traverse pas cette dernière. Pour cela, le troisième dispositif de détente 9 peut lui également être fermé.
[73]Ce premier mode pompe à chaleur permet ainsi de récupérer de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102 afin de réchauffer avec cette énergie calorifique le flux d’air interne 200.
[74129 deuxième mode pompe à chaleur :
[75]La figure 4 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement de pompe à chaleur.
[76]Dans ce deuxième mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant suit le même trajet que dans le premier mode pompe à chaleur de la figure 3, à la différence qu’au niveau du cinquième point de raccordement 45 :
- une première portion de fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 102 et rejoint le compresseur 3 ensuite via la première branche de dérivation Al comme dans le premier mode pompe à chaleur de la figure 3, et
- une deuxième portion du fluide réfrigérant est redirigé dans la troisième branche de dérivation A3 et rejoint le compresseur 3 après avoir traversé le quatrième échangeur de chaleur 104.
[77]Pour cela, le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est configuré pour qu’au niveau du cinquième point de raccordement 45 le fluide réfrigérant aille à la fois vers le deuxième échangeur de chaleur 102 et traverse la troisième branche de dérivation A3. Les troisième 33 et quatrième 34 vannes d’arrêt peuvent ainsi être ouvertes.
[78]En traversant le quatrième échangeur de chaleur 104, la deuxième portion de fluide réfrigérant récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile.
[79]La première et la deuxième portion de fluide réfrigérant se rejoignent ici au niveau du sixième point de raccordement 46 avant de retourner vers le compresseur 3. [80]Ce deuxieme mode pompe a chaleur permet ainsi de récupérer de 1 energie calorifique dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102 et en refroidissant l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile afin de réchauffer avec cette énergie calorifique le flux d’air interne 200.
[81]Ce deuxième mode pompe à chaleur peut notamment être utilisé lorsque la température extérieure est très basse et pour laquelle la récupération d’énergie calorifique dans le flux d’air externe 300 demanderait une consommation d’énergie électrique importante, diminuant le coefficient de performance du dispositif de gestion thermique 1.
[82131 premier mode de déshumidification :
[83]La figure 5 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement de déshumidification.
[84]Dans ce premier mode de déshumidification, le fluide réfrigérant passe dans le compresseur 3 au niveau duquel il subit une augmentation de pression et passe à une pression dite haute. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier échangeur de chaleur 101 au niveau duquel il subit une perte d’enthalpie, notamment en chauffant le flux d’air interne 200. Pour cela, le dispositif d’obturation 13 est ouvert s’il est présent comme sur la figure 5.
[85]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de détente 5 au niveau duquel il subit une première perte de pression et passe à une pression dite intermédiaire. Le deuxième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne passe pas dans la deuxième branche de dérivation A2. La deuxième vanne d’arrêt 32 est ainsi fermée.
[86]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 102 au niveau duquel il subit une augmentation d’enthalpie en absorbant de l’énergie calorifique du flux d’air externe 300. Le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne passe pas dans la troisième branche de dérivation A3. La troisième vanne d’arrêt 33 est ainsi fermée et la quatrième vanne d’arrêt 34 est ouverte.
[87]Le fluide réfrigérant passe ensuite dans la quatrième branche de dérivation A4 pour rejoindre le troisième dispositif de détente 9. Le premier système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne traverse pas le deuxième dispositif de détente 7, le troisième échangeur de chaleur 103 ou encore ne traverse la premiere branche de derivation Al. La première vanne d’arrêt 31 est fermée ainsi que le deuxième dispositif de détente 7.
[88]En traversant le troisième dispositif de détente 9 le fluide réfrigérant subit une deuxième perte de pression et passe d’une pression dite intermédiaire à une pression dite basse. Le fluide réfrigérant travers ensuite le cinquième échangeur de chaleur 105 au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant le flux d’air interne 200.
[89]Ce premier mode de déshumidification permet ainsi de faire subir au flux d’air interne 200 un refroidissement au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105 afin de condenser son humidité et ensuite de réchauffer le flux d’air interne 200 au niveau du premier échangeur de chaleur 101 pour un meilleur confort. L’énergie calorifique récupérée dans le flux d’air interne 100 au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105 est ainsi dissipée à la fois dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102 et du premier échangeur de chaleur 101 dans le flux d’air interne 200 ayant traversé préalablement le cinquième échangeur de chaleur 105.
[9014) deuxième mode de déshumidification :
[91]La figure 6 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement de déshumidification.
[92]Dans ce deuxième mode de déshumidification, le fluide réfrigérant suit le même trajet que dans le premier mode de déshumidification de la figure 5, à la différence qu’au niveau du cinquième point de raccordement 45 :
- une première portion de fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 102 et rejoint le compresseur 3 ensuite via la première branche de dérivation Al comme dans le premier mode de déshumidification de la figure 5, et
- une deuxième portion du fluide réfrigérant est redirigé dans la troisième branche de dérivation A3 et rejoint le compresseur 3 après avoir traversé le quatrième échangeur de chaleur 104.
[93]Pour cela, le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est configuré pour qu’au niveau du cinquième point de raccordement 45 le fluide réfrigérant aille à la fois vers le deuxième échangeur de chaleur 102 et traverse la troisième branche de derivation A3. Les troisième 33 et quatrième 34 vannes d arrêt peuvent ainsi être ouvertes.
[94]En traversant le quatrième échangeur de chaleur 104, la deuxième portion de fluide réfrigérant récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile.
[95]La première et la deuxième portion de fluide réfrigérant se rejoignent ici au niveau du huitième point de raccordement 48 avant de retourner vers le compresseur 3.
[96]Ce deuxième mode de déshumidification permet ainsi de récupérer de l’énergie calorifique au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105 en refroidissant le flux d’air interne 200 et au niveau du quatrième échangeur de chaleur 104 et refroidissant l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile, l’énergie calorifique récupérée est dissipée à la fois au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102 dans le flux d’air externe 300 et au niveau du premier échangeur de chaleur 101 dans le flux d’air interne 200 pour sa déshumidification.
[97]Ce deuxième mode de déshumidification peut notamment être utilisé lorsque la température extérieure est très basse et pour laquelle la récupération d’énergie calorifique dans le flux d’air externe 300 demanderait une consommation d’énergie électrique importante, diminuant le coefficient de performance du dispositif de gestion thermique 1.
[9815) premier mode de refroidissement :
[99]La figure 7 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 dans un premier mode de fonctionnement de refroidissement.
[100]Dans ce premier mode de refroidissement, le fluide réfrigérant passe dans le compresseur 3 au niveau duquel il subit une augmentation de pression et passe à une pression dite haute. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la deuxième branche de dérivation A2 pour rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 102 en contournant le premier dispositif de détente 5.
[101] Le deuxième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant passe dans la deuxième branche de dérivation A2. La deuxième vanne d’arrêt 32 est ainsi ouverte.
[102]Le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne passe pas dans la troisième branche de dérivation A3 et ne traverse pas non plus le premier dispositif de detente 5. Les troisième 33 et quatrième 34 vannes d’arrêt sont ainsi fermées.
[103]Dans le cas illustré à la figure 7 où le troisième point de raccordement 43 est en aval du premier échangeur de chaleur 101, le fluide réfrigérant traverse ledit premier échangeur de chaleur 101 avant de passer dans la deuxième branche de dérivation A2. Cependant, le fluide réfrigérant ne subit pas ou peu de perte d’énergie calorifique en traversant le premier échangeur de chaleur 101 car le dispositif d’obturation 13 est fermé afin qu’un flux d’air interne ne traverse pas le premier échangeur de chaleur 101.
[104]Dans le cas où le troisième point de raccordement 43 est en amont du premier échangeur de chaleur 101 (voir figure 2), le fluide réfrigérant passe dans la deuxième branche de dérivation A2 en amont du premier échangeur de chaleur 101 et contourne ce dernier.
[105]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 102 au niveau duquel il dissipe de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe 300.
[106]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième dispositif de détente 7 sans traverser la première branche de dérivation Al. Le premier système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le deuxième dispositif de détente 7, le troisième échangeur de chaleur 103 et ne traverse pas la première branche de dérivation AL La première vanne d’arrêt 31 est fermée et le deuxième dispositif de détente 7 est ouvert pour laisser passer le fluide réfrigérant.
[107]En traversant le deuxième dispositif de détente 7, le fluide réfrigérant subit une perte de pression et passe d’une pression dite haute à une pression dite basse. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le troisième échangeur de chaleur 103 au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant les batteries du véhicule automobile.
[108]Dans le cas où le dispositif de gestion thermique 1 comporte une quatrième branche de dérivation A4, le fluide réfrigérant ne passe pas ici au travers de cette dernière. Pour cela, le troisième dispositif de détente 9 est fermé.
[109]Ce premier mode de refroidissement permet ainsi de refroidir les batteries au niveau du troisième échangeur de chaleur 103. L’énergie calorifique récupérée des batteries au niveau du troisième échangeur de chaleur 103 est dissipée dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102. [ 11016) deuxieme mode de refroidissement :
[11 l]La figure 8 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement de refroidissement.
[112]Dans ce deuxième mode de refroidissement, le fluide réfrigérant suit le même trajet que dans le premier mode de refroidissement de la figure 7, à la différence qu’au niveau du troisième point de raccordement 43 :
- une première portion de fluide réfrigérant est redirigé dans la deuxième branche de dérivation A2 comme dans le premier mode de refroidissement de la figure 7, et
- une deuxième portion du fluide réfrigérant est redirigé vers le premier dispositif de détente 5 et la troisième branche de dérivation A3 avant de rejoindre le compresseur 3 après avoir traversé le quatrième échangeur de chaleur 104.
[113]Pour cela, le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est configuré pour qu’au niveau du cinquième point de raccordement 45 le fluide réfrigérant traverse la troisième branche de dérivation A3. La troisième vanne d’arrêt est ainsi ouverte et la quatrième vanne d’arrêt 34 est quant à elle toujours fermée.
[114]Dans ce deuxième mode de refroidissement, du fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur 101 aussi bien lorsque le troisième point de raccordement 43 est disposé en amont ou en aval dudit premier échangeur de chaleur 101. Afin que le fluide réfrigérant traversant le premier échangeur de chaleur 101 ne subisse pas ou peu de perte d’énergie calorifique, le dispositif d’obturation 13 est fermé.
[115]En traversant le premier dispositif de détente 5, la deuxième portion de fluide réfrigérant subit une perte de pression et passe à une pression dite basse. La deuxième portion de fluide réfrigérant traverse ensuite le quatrième échangeur de chaleur 104, au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile.
[116]Ce deuxième mode de refroidissement permet ainsi de refroidir les batteries au niveau du troisième échangeur de chaleur 103 ainsi que l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile au niveau du quatrième échangeur de chaleur 104. L’énergie calorifique récupérée, aussi bien des batteries au niveau du troisième échangeur de chaleur 103 que de 1 électronique de puissance et/ou du moteur electnque du véhiculé automobile au niveau du quatrième échangeur de chaleur 104, est dissipée dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102.
[ 11717) troisième mode de refroidissement :
[118]La figure 9 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 selon un troisième mode de fonctionnement de refroidissement.
[119]Dans ce troisième mode de refroidissement, le fluide réfrigérant suit le même trajet que dans le premier mode de refroidissement de la figure 7, à la différence qu’au niveau du septième point de raccordement 47 :
- une première portion de fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième dispositif de détente 7 comme dans le premier mode de refroidissement de la figure 7, et
- une deuxième portion du fluide réfrigérant est redirigé vers le troisième dispositif de détente 9 et la quatrième branche de dérivation A4 avant de rejoindre le compresseur 3 après avoir traversé ledit troisième dispositif de détente 9 et le cinquième échangeur de chaleur 105. Pour cela, le troisième dispositif de détente 9 est ouvert.
[120]En traversant le troisième dispositif de détente 7, la deuxième portion de fluide réfrigérant subit une perte de pression et passe à une pression dite basse. La deuxième portion de fluide réfrigérant traverse ensuite le cinquième échangeur de chaleur 105, au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant le flux d’air interne 200.
[121]Ce troisième mode de refroidissement permet ainsi de refroidir les batteries au niveau du troisième échangeur de chaleur 103 ainsi que le flux d’air interne 200 au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105. L’énergie calorifique récupérée, aussi bien des batteries au niveau du troisième échangeur de chaleur 103 que du flux d’air interne 200 au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105, est dissipée dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102.
[ 12218) quatrième mode de refroidissement :
[123]La figure 10 montre le dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un quatrième mode de fonctionnement de refroidissement. [124]Ce quatrième mode de refroidissement correspond plus particulièrement a la combinaison des deuxième et troisième modes de refroidissement des figures 8 et 9.
[125]Ce quatrième mode de refroidissement regroupe ainsi, à l’instar du troisième mode de refroidissement, un refroidissement des batteries au niveau du troisième échangeur de chaleur 103 et un refroidissement du flux d’air interne au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105 par une première portion de fluide réfrigérant passant par la deuxième branche de dérivation A2 et traversant le deuxième échangeur de chaleur 102. Cette première portion de fluide réfrigérant subit une perte de pression en traversant le deuxième 7 ou le troisième 9 dispositif de détente avant de traverser respectivement le troisième 103 ou le cinquième 105 échangeur de chaleur.
[126]De plus, à l’instar du deuxième mode de refroidissement, une deuxième portion de fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur 5 au lieu de passer par la deuxième branche de dérivation A2. Cette deuxième portion de fluide réfrigérant subit une perte de pression en traversant le premier dispositif de détente 5 et passe dans la troisième branche de dérivation A3. Cette deuxième portion de fluide réfrigérant refroidit ensuite l’électronique de puissance et/ou le moteur électrique du véhicule automobile en traversant le quatrième échangeur de chaleur 104.
[ 12719) cinquième mode de refroidissement :
[128]La figure 11 montre le dispositif de gestion thermique 1 de la figure 1 dans un cinquième mode de fonctionnement de refroidissement.
[129]Dans ce cinquième mode de refroidissement, le fluide réfrigérant passe dans le compresseur 3 au niveau duquel il subit une augmentation de pression et passe à une pression dite haute. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la deuxième branche de dérivation A2 pour rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 102 en contournant le premier dispositif de détente 5.
[130] Le deuxième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant passe dans la deuxième branche de dérivation A2. La deuxième vanne d’arrêt 32 est ainsi ouverte.
[131]Le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne passe pas dans la troisième branche de dérivation A3 et ne traverse pas non plus le premier dispositif de detente 5. Les troisième 33 et quatrième 34 vannes d’arrêt sont ainsi fermées.
[132]Dans le cas illustré à la figure 11 où le troisième point de raccordement 43 est en aval du premier échangeur de chaleur 101, le fluide réfrigérant traverse ledit premier échangeur de chaleur 101 avant de passer dans la deuxième branche de dérivation A2. Cependant, le fluide réfrigérant ne subit pas ou peu de perte d’énergie calorifique en traversant le premier échangeur de chaleur 101 car le dispositif d’obturation 13 est fermé afin qu’un flux d’air interne ne traverse pas le premier échangeur de chaleur 101.
[133]Dans le cas où le troisième point de raccordement 43 est en amont du premier échangeur de chaleur 101 (voir figure 2), le fluide réfrigérant passe dans la deuxième branche de dérivation A2 en amont du premier échangeur de chaleur 101 et contourne ce dernier.
[134]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 102 au niveau duquel il dissipe de l’énergie calorifique dans le flux d’air externe 300.
[135]Le fluide réfrigérant traverse ensuite le troisième dispositif de détente 9 sans traverser la première branche de dérivation Al ni traverser le deuxième dispositif de détente 7. Le premier système de redirection du fluide réfrigérant est ici configuré pour que le fluide réfrigérant ne traverse pas le deuxième dispositif de détente 7, le troisième échangeur de chaleur 103 et ne traverse pas non plus la première branche de dérivation AL La première vanne d’arrêt 31 ainsi que le deuxième dispositif de détente 7 sont fermés afin de bloquer le fluide réfrigérant. Le troisième dispositif de détente 9 est quant à lui ouvert.
[136]En traversant le troisième dispositif de détente 9 le fluide réfrigérant subit une perte de pression et passe d’une pression dite haute à une pression dite basse. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le cinquième échangeur de chaleur 105 au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant le flux d’air interne 200.
[137]Ce premier mode de refroidissement permet ainsi de refroidir le flux d’air interne 200 au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105. L’énergie calorifique récupérée du flux d’air interne 200 au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105 est dissipée dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102.
[ 138110) sixième mode de refroidissement : [139]La figure 12 montre le dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un sixième mode de fonctionnement de refroidissement.
[140]Dans ce sixième mode de refroidissement, le fluide réfrigérant suit le même trajet que dans le cinquième mode de refroidissement de la figure 11, à la différence qu’au niveau du troisième point de raccordement 43 :
- une première portion de fluide réfrigérant est redirigé dans la deuxième branche de dérivation A2 comme dans le cinquième mode de refroidissement de la figure 11, et
- une deuxième portion du fluide réfrigérant est redirigé vers le premier dispositif de détente 5 et la troisième branche de dérivation A3 avant de rejoindre le compresseur 3 après avoir traversé le quatrième échangeur de chaleur 104.
[141]Pour cela, le troisième système de redirection du fluide réfrigérant est configuré pour qu’au niveau du cinquième point de raccordement 45 le fluide réfrigérant traverse la troisième branche de dérivation A3. La troisième vanne d’arrêt 33 est ainsi ouverte et la quatrième vanne d’arrêt 34 est quant à elle toujours fermée.
[142]Dans ce sixième mode de refroidissement, du fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur 101 aussi bien lorsque le troisième point de raccordement 43 est disposé en amont ou en aval dudit premier échangeur de chaleur 101. Afin que le fluide réfrigérant traversant le premier échangeur de chaleur 101 ne subisse pas ou peu de perte d’énergie calorifique, le dispositif d’obturation 13 est fermé.
[143]En traversant le premier dispositif de détente 5, la deuxième portion de fluide réfrigérant subit une perte de pression et passe à une pression dite basse. La deuxième portion de fluide réfrigérant traverse ensuite le quatrième échangeur de chaleur 104, au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique par exemple en refroidissant l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile.
[144]Ce sixième mode de refroidissement permet ainsi de refroidir le flux d’air interne 200 au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105 ainsi que l’électronique de puissance et/ou le moteur électrique du véhicule automobile au niveau du quatrième échangeur de chaleur 104. L’énergie calorifique récupérée, aussi bien du flux d’air interne 200 au niveau du cinquième échangeur de chaleur 105 que de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile au niveau du quatrième échangeur de chaleur 104, est dissipée dans le flux d’air externe 300 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 102.
[145] Ainsi, on voit bien que la présente architecture du dispositif de gestion thermique 1 permet un fonctionnement selon différents modes de fonctionnement mais également reste simple à mettre en œuvre et économique.

Claims

Revendications
1. Dispositif de gestion thermique (1) d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comportant un circuit de fluide réfrigérant dans lequel est destiné à circuler un fluide réfrigérant et comportant :
- une boucle principale (A) comportant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur (3), un premier échangeur de chaleur (101), un premier dispositif de détente (5), un deuxième échangeur de chaleur (102), un deuxième dispositif de détente (7) et un troisième échangeur de chaleur (103),
- une première branche de dérivation (Al) reliant un premier point de raccordement (41) disposé en amont du deuxième dispositif de détente (7), entre le deuxième échangeur de chaleur (102) et ledit deuxième dispositif de détente (7), à un deuxième point de raccordement (42) disposé en aval du troisième échangeur de chaleur (103), entre ledit troisième échangeur de chaleur (103) et le compresseur (3),
- une deuxième branche de dérivation (A2) reliant un troisième point de raccordement (43) disposé sur la branche principale (A) en aval du compresseur (3), entre ledit compresseur (3) et le premier dispositif de détente (5), à un quatrième point de raccordement (44) disposé sur la branche principale (A) en aval du premier dispositif de détente (5), entre ledit premier dispositif de détente (5) et le deuxième échangeur de chaleur (102),
- une troisième branche de dérivation (A3) reliant un cinquième point de raccordement (45) disposé sur la branche principale (A) en aval du premier dispositif de détente (5), entre ledit premier dispositif de détente (5) et le deuxième échangeur de chaleur (102), à un sixième point de raccordement (46) disposé en amont du compresseur (3), ladite troisième branche de dérivation (A3) comportant un quatrième échangeur de chaleur (104),
- un premier système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au premier point de raccordement (41), redirigeant le fluide réfrigérant vers le compresseur (3) via la première branche de dérivation (Al) ou vers le deuxième dispositif de détente (7),
- un deuxième système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au troisième point de raccordement (43), redirigeant le fluide réfrigérant vers le deuxième echangeur de chaleur (102) via la deuxieme branche de derivation (A2) ou vers le premier dispositif de détente (5),
- un troisième système de redirection du fluide réfrigérant arrivant au cinquième point de raccordement (45), redirigeant le fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur (102) et/ou vers le quatrième échangeur de chaleur (104) via la troisième branche de dérivation (A3).
2. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif de détente (5) est un orifice tube.
3. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième système de redirection comporte une deuxième vanne d’arrêt (32) disposée sur la deuxième branche de dérivation (A2).
4. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le troisième système de redirection comporte une troisième vanne d’arrêt (33) disposée sur la troisième branche de dérivation (A3).
5. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la troisième vanne d’arrêt (33) est disposée sur la troisième branche de dérivation (A3) en amont du quatrième échangeur de chaleur (104).
6. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cinquième point de raccordement (45) de la troisième branche de dérivation (A3) est disposé sur la branche principale (A) en amont du quatrième point de raccordement (44) de la deuxième branche de dérivation (A2).
7. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une quatrième vanne d’arrêt (34) est disposée sur la branche principale (A) en aval dudit cinquième point de raccordement (45), entre le cinquième (45) et le quatrième (44) point de raccordement.
8. Dispositif de gestion thermique (1) selon 1 une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- le premier échangeur de chaleur (101) est un condenseur interne configuré pour être traversé par un flux d’air interne (200),
- le deuxième échangeur de chaleur (102) est un évapo-condenseur configuré pour être traversé par un flux d’air externe (300),
- le troisième échangeur de chaleur (103) est un refroidis seur configuré pour la gestion thermique des batteries,
- le quatrième échangeur de chaleur (104) est un refroidisseur configuré pour la gestion thermique de l’électronique de puissance et/ou du moteur électrique du véhicule automobile.
9. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une quatrième branche de dérivation (A4) reliant un septième point de raccordement (47) disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur (102), à un huitième point de raccordement (48) disposé en amont du compresseur (3), ladite quatrième branche de dérivation (A4) comportant un cinquième échangeur de chaleur (105) et un troisième dispositif de détente (9) disposé en amont dudit cinquième échangeur de chaleur (105).
10. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le cinquième échangeur de chaleur (105) est un évaporateur configuré pour être traversé par un flux d’air interne (200).
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