EP4422894A1 - Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique - Google Patents

Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique

Info

Publication number
EP4422894A1
EP4422894A1 EP22800682.1A EP22800682A EP4422894A1 EP 4422894 A1 EP4422894 A1 EP 4422894A1 EP 22800682 A EP22800682 A EP 22800682A EP 4422894 A1 EP4422894 A1 EP 4422894A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
branch
heat transfer
transfer fluid
fluid
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22800682.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Roland AKIKI
Rody El Chammas
Muriel Porto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4422894A1 publication Critical patent/EP4422894A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H1/00035—Air flow details of HVAC devices for sending an air stream of uniform temperature into the passenger compartment
    • B60H1/0005—Air flow details of HVAC devices for sending an air stream of uniform temperature into the passenger compartment the air being firstly cooled and subsequently heated or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00342—Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-liquid type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/03—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant
    • B60H1/034—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant from the cooling liquid of the propulsion plant and from an electric heating device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32281—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3286—Constructional features
    • B60H2001/3288—Additional heat source

Definitions

  • the invention relates to the field of motor vehicles and more particularly to a thermal management circuit for a hybrid or electric motor vehicle.
  • the thermal management of the passenger compartment is generally managed by a reversible air conditioning circuit.
  • this air conditioning circuit can operate in a cooling mode in order to cool the air intended for the passenger compartment and in a heat pump mode in order to heat the air intended for the passenger compartment.
  • This reversible air conditioning circuit may also include a bypass in order to manage the temperature of the batteries of the electric or hybrid vehicle. It is thus possible to heat or cool the batteries thanks to the reversible air conditioning loop.
  • heat pump mode the calories are taken from the outside air to be transmitted to an internal air flow which is blown into the passenger compartment to heat it.
  • the invention proposes a thermal management system for a hybrid or electric vehicle, the thermal management system comprising a first reversible air conditioning circuit in which a refrigerant fluid circulates and comprising a two-fluid heat exchanger arranged jointly on a second fluid circuit heat transfer fluid, the air conditioning circuit comprising a condenser for transmitting calories to an internal air flow, the heat transfer fluid circuit comprising:
  • a first branch comprising, according to the direction of circulation of the heat transfer fluid, a first pump, a device for heating the heat transfer fluid and the two-fluid heat exchanger,
  • the heat transfer fluid is configured such that, in a first mode of heating the internal air flow, all of the heat transfer fluid passing through the heater then passes through the two-fluid heat exchanger before returning to the first pump by the second branch, the heating device and the two-fluid heat exchanger being active.
  • the second branch does not include any device capable of substantially modifying the quantity of heat accumulated by the heat transfer fluid.
  • the second branch comprises a coolant fluid expansion tank.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a third branch which is connected to the first branch in parallel to the first pump and to the heating device, and which comprises, depending on the direction of circulation of the heat transfer fluid, a second pump and an "electrical machinery" heat exchanger, which allows the exchange of heat between power electronics and/or an electric motor of the vehicle and the heat transfer fluid, an upstream end of the third branch being connected to the second branch and a downstream end of the third branch being connected to the first branch upstream of the two-fluid heat exchanger.
  • the heat transfer fluid circuit is configured to operate in a second mode of heating the internal air flow in which all of the heat transfer fluid passing through the second branch circulates in a closed loop in the second pump , in the "electrical machinery" heat exchanger then in the two-fluid heat exchanger before returning to the second pump via the second branch, the two-fluid heat exchanger being active.
  • the heat transfer fluid circuit is configured to operate in a third internal air flow heating mode in which all of the heat transfer fluid passing through the two-fluid heat exchanger, in a state active, passes into the second branch then is divided into two streams circulating simultaneously:
  • the heat transfer fluid circuit comprises a fourth branch equipped with a "battery" heat exchanger, which is configured to allow the exchange of heat between the batteries of the vehicle and the heat transfer fluid, the fourth branch comprising an upstream end which is connected to the first branch downstream of the two-fluid heat exchanger and a downstream end which is connected to the second branch.
  • the heat transfer fluid circuit is configured to operate in a fourth internal air flow heating mode in which all of the heat transfer fluid passing through the second branch circulates in a closed loop in the first pump , in the electric heater, in the two-fluid heat exchanger and in the "batteries" heat exchanger before returning to the first pump via the second branch, the two-fluid heat exchanger being active.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a fifth branch equipped with a radiator arranged in an external air flow, the fifth branch being connected to the first branch in parallel to the second branch.
  • the fifth branch comprises an upstream end which is connected to the fourth branch downstream of the heat exchanger. heat "batteries” and a downstream end which is connected to the first branch upstream of the first pump.
  • downstream end of the fifth branch is connected to the third branch upstream of the second pump.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a sixth branch which comprises an upstream end which is connected to the third branch downstream of the "electrical machinery" heat exchanger and a downstream end which is connected to the fifth branch upstream of the first radiator.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a device for redirecting the heat transfer fluid which comprises only three three-way valves:
  • a first three-way valve being arranged at a connection point of the first branch with the second branch and with the fourth branch;
  • a second three-way valve being arranged at a connection point of the third branch with the sixth branch;
  • a third three-way valve being arranged at a connection point of the fifth branch with the fourth branch.
  • the two-fluid heat exchanger fulfills, in the air conditioning circuit, the function of evaporator of the refrigerant fluid.
  • the invention also relates to a method of operating the system produced according to the teachings of the invention, characterized in that, in a first mode of heating the internal air flow, all of the heat transfer fluid passing through the device heating then passes through the bifluid heat exchanger before returning to the first pump by the second branch, the heating device and the two-fluid heat exchanger being active.
  • FIG. 1 is a schematic view which represents an air conditioning circuit which equips the thermal management system produced according to the teachings of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view which represents a heat transfer fluid circuit which equips the thermal management system produced according to the teachings of the invention and which is intended to operate in cooperation with the air conditioning circuit of FIG.
  • Figure 3 is a view of the heat transfer fluid circuit of Figure 1 operating in a first mode of heating an internal air flow.
  • Figure 4 is a view of the heat transfer fluid circuit of Figure 1 operating in a second mode of heating an internal air flow.
  • Figure 5 is a view of the heat transfer fluid circuit of Figure 1 operating in a third mode of heating an internal air flow.
  • Figure 6 is a view of the heat transfer fluid circuit of Figure 1 operating in a fourth mode of heating an internal air flow.
  • FIG. 7 is a view of the coolant circuit of FIG. 1 operating in a mode of passive cooling of the batteries of the vehicle.
  • FIG. 8 is a view of the coolant circuit of FIG. 1 operating in a mode of passive cooling of the batteries and an electric motor and/or the vehicle's power electronics.
  • FIG. 9 is a view of the coolant circuit of FIG. 1 operating in a battery heating mode with or without heating of an internal air flow.
  • FIG. 10 is a view of the heat transfer fluid circuit of FIG. 1 operating simultaneously in the first mode of heating the internal air flow and in a mode of passive cooling of the power electronics and/or of the electric motor.
  • FIG. 11 is a view of the heat transfer fluid circuit of FIG. 1 operating simultaneously in the fourth heating mode of the internal air flow and/or of the battery and in the passive cooling mode of the power electronics and /or the electric motor.
  • a first element upstream of a second element means that the first element is placed before the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of a fluid.
  • a first element downstream of a second element means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of the fluid in question.
  • branch here refers to a section of circuit open at both ends comprising only elements arranged in series.
  • the invention relates to a thermal conditioning system.
  • a thermal management system for a motor vehicle This is an electric or hybrid motor vehicle which comprises an electric motor which supplies driving torque to the driving wheels of the vehicle.
  • the electric motor is supplied with electric current at least by batteries, called traction batteries. During vehicle operation, the electric motor and battery may generate heat.
  • said system comprises a first air conditioning circuit 10 in which a refrigerant fluid circulates, as shown in FIG. 1, and a second heat transfer fluid circuit 12 in which a heat transfer fluid circulates, as shown in Figure 2.
  • the heat transfer fluid is, for example, a heat transfer liquid such as water comprising an antifreeze, in particular glycol water.
  • the coolant is for example a hydrofluorocarbon, such as R-134a.
  • the air conditioning circuit 10 comprises a two-fluid heat exchanger 14 arranged jointly on the second circuit 12 for circulating a coolant.
  • the two-fluid heat exchanger 14 is configured to allow an exchange of heat between the refrigerant fluid, circulating in the air conditioning circuit 10, and the heat transfer fluid, circulating in the heat transfer fluid circuit 12, without mixing between the heat transfer fluid and the refrigerant.
  • the air conditioning circuit 10 is configured to allow, in a heat pump mode, to heat an air flow, illustrated by an arrow marked Fi, by means of a compression and an expansion of the refrigerant fluid.
  • the air flow Fi is, for example, an interior air flow Fi, intended to be sent into the passenger compartment of the vehicle to allow it to be heated.
  • the system thus makes it possible to heat the passenger compartment of the vehicle from calories taken from the first heat transfer fluid.
  • the interior air flow circulates, for example, in a heating, ventilation and/or air conditioning installation 16 of the passenger compartment.
  • the air conditioning circuit 10 here comprises for this purpose a main loop through which the refrigerant fluid passes which comprises, in this order, depending on the direction of flow of the refrigerant fluid, a compressor 18, a condenser 20, a first expansion device 22, configured to exchanging heat with the internal air flow Fi, and the first two-fluid heat exchanger 14.
  • the condenser 20 makes it possible to transmit calories to the internal air flow Fi.
  • the condenser 20 is here arranged in the device 16 for heating, ventilation and/or air conditioning to allow the exchange of heat between the refrigerant fluid and the internal air flow Fi.
  • the condenser 20 is in particular arranged directly in the internal air flow.
  • the condenser 20 makes it possible to exchange heat with the internal air flow via the circuit 12 of the coolant fluid.
  • the condenser 20 transmits calories to the heat transfer fluid via a heat exchanger, then the heat transfer fluid transmits said calories to the internal air flow via a heat exchanger, called " heater core", arranged directly in the internal air flow.
  • the refrigerant fluid is in the high pressure gaseous state on leaving the compressor 18. It then undergoes condensation while passing through the condenser 20, yielding to the passage of calories to the internal air flow Fi, and passes to the state liquid. It then undergoes expansion in the first expansion device 22 and passes into the first two-fluid exchanger 14 where it evaporates, absorbing calories from the heat transfer fluid.
  • By recovering calories from the second circuit 12 of coolant it is possible to heat the internal air flow Fi by means of the condenser 20 even when the outside temperature is too low for the first air conditioning circuit 10 to be able to operate in external heat pump mode by heat exchange with the outside air. This makes it possible in particular not to have to equip the device 16 for heating, ventilation and/or air conditioning with an electric air heating device.
  • the air conditioning circuit 10 is here reversible. This means that it is also likely to operate in a Fi internal airflow cooling mode.
  • the air conditioning circuit 10 represented in FIG. 1 more particularly comprises a first circulation pipe A1 comprising, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, the compressor 18, the condenser 20 disposed in the flow internal air Fi, a second expansion device 24, an evapo-condenser 26 disposed in an external air flow Fe.
  • the evapo-condenser 26 is thus generally arranged on the front face of the motor vehicle.
  • a shutter (not shown) can also be installed in the heating, ventilation and/or air conditioning device 16 in order to prevent or not the internal air flow from passing through the condenser 20.
  • the first circulation pipe A1 can also comprise an accumulator 28 allowing a phase separation of the refrigerant fluid and arranged upstream of the compressor 18, between the evapo-condenser 26 and the said compressor 18.
  • the air conditioning circuit 10 also includes a second circulation line A2 connected in parallel with the evapo-condenser 26.
  • This second circulation line A2 connects more particularly:
  • first junction point 30 disposed downstream of the condenser 20, between said condenser 20 and the second expansion device 24, and - a second junction point 32 disposed downstream of the evapo-condenser 26, between said evapo-condenser 26 and the compressor 18, more precisely upstream of the accumulator 28.
  • This second circulation pipe A2 comprises in particular a third expansion device 33 and an evaporator 34 arranged in the internal air flow Fi.
  • the air conditioning circuit 10 further comprises a third circulation line A3 connecting the outlet of the evapo-condenser 26 and the inlet of the third expansion device 33.
  • This third circulation line A3 connects more particularly:
  • the air conditioning circuit 10 also includes a fourth circulation line A4 connecting the inlet of the third expansion device 33 and the inlet of the compressor 18.
  • This fourth circulation line A4 precisely connects:
  • the fourth circulation pipe A4 comprises in particular the first expansion device 22 and the dual-fluid heat exchanger 14.
  • the first expansion device 22 is arranged upstream of the dual-fluid heat exchanger 14, between the fifth junction point 40 and said two-fluid heat exchanger 14.
  • the air conditioning circuit 10 also comprises a device for redirecting the coolant in order to define by which circulation pipe it circulates.
  • this refrigerant fluid redirection device comprises in particular:
  • non-return valve 48 arranged on the third circulation line A3, arranged so as to prevent the circulation of refrigerant fluid from the fourth junction point 38 to the third junction point 36,
  • non-return valve 50 arranged on the second circulation line A2, arranged so as to prevent the circulation of refrigerant fluid from the sixth junction point 42 to the evaporator 34.
  • the first 22, second 24 and third 33 expansion devices include a stop function to prevent the refrigerant fluid from passing through them when activated.
  • the shut-off valves are controlled from so that the refrigerant circulates only through the main loop.
  • the two-fluid heat exchanger 14 fulfills the function of evaporator of the refrigerant fluid, while the refrigerant fluid does not circulate in the evapo-condenser 26 so that only the calories of the heat transfer fluid of the circuit 12 of heat transfer fluid are used to heat the internal Fi airflow.
  • the two-fluid heat exchanger 14 is active with a function of evaporator of the refrigerant fluid.
  • the heat transfer fluid circuit 12 comprises a first branch B1 comprising, according to the direction of circulation of the heat transfer fluid, a first pump 52, a device 54 for heating the heat transfer fluid and said two-fluid heat exchanger 14.
  • the device 54 for heating the heat transfer fluid is here an electric heating device, for example which heats the heat transfer fluid by means of electrical resistors.
  • the second branch B2 does not include an expansion tank.
  • the heat transfer fluid circuit 12 is configured so that, in a first mode of heating the internal air flow Fi, all of the heat transfer fluid passing through the heating device 54 then passes through the two-fluid heat exchanger 14 before returning to the first pump 52 by the second branch.
  • the heating device 54 is active and the two-fluid heat exchanger 14 active with a function of evaporator of the refrigerant fluid.
  • This mode of operation is illustrated in particular in FIG. 3 in which the pipes in which the heat transfer fluid circulates are indicated in bold, the heat transfer fluid remaining substantially immobile in the other pipes.
  • the direction of circulation of the heat transfer fluid is indicated by arrows.
  • the first loop formed only by the first branch B1 and the second branch B2 is advantageously very short.
  • this loop comprises only the first pump 52, the heating device 54, the two-fluid heat exchanger 14 and the expansion tank 60, as well as means for redirecting the heat transfer fluid only in this first loop.
  • the "electrical machinery” heat exchanger exchanges heat with the electric motor.
  • the third pump does not include any other device capable of substantially modifying the amount of heat accumulated by the heat transfer fluid.
  • the third branch B3 in particular does not include any heat exchanger.
  • the heat transfer fluid circuit 12 is configured to operate in a second mode of heating the internal air flow Fi in which all of the heat transfer fluid passing through the second branch B2 circulates in a closed loop in the second pump 64, in the "electrical machinery" heat exchanger 66 and in the two-fluid heat exchanger 14 before returning to the second pump 64 via the second branch B2, thus forming a second circulation loop.
  • the air conditioning circuit 10 operates in internal heat pump mode, the two-fluid heat exchanger 14 being active with a function of evaporator of the refrigerant fluid. In this way, the heat produced by the power electronics and/or the electric motor is used to heat the internal air flow Fi for heating the passenger compartment via the air conditioning circuit 10 .
  • the heat transfer fluid circuit 12 is configured to operate in a third mode of heating the internal air flow in which all of the heat transfer fluid passing through the second branch B2 is divided only into two flows circulating simultaneously :
  • the air conditioning circuit 10 operates in internal heat pump mode, the two-fluid heat exchanger 14 being active with a function of evaporator of the refrigerant fluid.
  • the heat produced by the power electronics and/or the electric motor, on the one hand, and by the heating device 54, on the other hand, is used to heat the internal air flow Fi to the heating of the passenger compartment via the air conditioning circuit 10.
  • the heat transfer fluid circuit 12 comprises a fourth branch B4 equipped with a "battery” heat exchanger 68.
  • the “battery” heat exchanger 68 is configured to allow the exchange of heat between the traction batteries of the vehicle and the heat transfer fluid.
  • the “batteries” heat exchanger 68 makes it possible more particularly to cool the batteries during their operation by transmitting the heat that they produce to the heat transfer fluid, or even to heat them when their temperature is too low. Batteries must be kept within an operating temperature range of, for example, 10°C to 20°C.
  • the fourth branch B4 has an upstream end which is connected, here at the first connection point 56, to the first branch B1 downstream of the two-fluid exchanger 14.
  • the fourth branch B4 also has a downstream end which is connected to the second branch B2 at a fourth point 70 of connection.
  • the heat transfer fluid circuit 12 is configured to operate in a fourth mode of heating the internal air flow Fi in which all of the heat transfer fluid passing through the second branch B2 circulates in a closed loop in a third loop passing through the first pump 58, through the electric heating device 54, through the two-fluid exchanger 14 and through the “battery” heat exchanger 68 before returning to the first pump 52 via the second branch B2.
  • the heating device 54 can be active or inactive depending on the difference between the amount of heat dissipated by the battery and the heat requirement in the passenger compartment.
  • the air conditioning circuit 10 operates in internal heat pump mode, the two-fluid heat exchanger 14 being active with a function of evaporator of the refrigerant fluid. In this way, the heat produced by the batteries is used to heat the internal air flow Fi for heating the passenger compartment via the air conditioning circuit 10.
  • This third loop is also used to allow other modes of operation of the circuit 12 of heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid circuit 12 can also operate in an active battery cooling mode.
  • the heating device 54 is then inactive. In this mode of operation, the heat produced by the batteries is then transmitted to the refrigerant via the two-fluid heat exchanger 14.
  • the third cooling loop can also be used for operation in a first battery heating mode.
  • the heating device 54 is active while the two-fluid heat exchanger 14 is inactive, or at least partially active, so that the calories supplied by the heating device 54 are transmitted only to the batteries via the "batteries" heat exchanger 68.
  • the circuit 1 2 of heat transfer fluid further comprises a fifth branch B5 equipped with a radiator 72 arranged in the external air flow Fe.
  • the fifth branch B5 is connected to the first branch B1 in parallel with the second branch B2. More particularly, the fifth branch B5 has an upstream end which is connected to the fourth branch B4 at a fifth connection point 74 arranged downstream of the "batteries" heat exchanger 68.
  • the fifth branch B5 has a downstream end which is here connected to the first branch B1 upstream of the first pump 58, here to the second point 58 of connection.
  • the downstream end of the fifth branch B5 is also connected to the third branch B3 upstream of the second pump 64 at a sixth point 76 of connection.
  • the heat transfer fluid circuit 12 comprises a sixth branch B6 which has an upstream end which is connected to the third branch B3 downstream of the "electrical machinery" heat exchanger 66 and a downstream end which is connected to the fifth branch B5 in upstream of the radiator 72.
  • the latter comprises a device for redirecting the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid circuit 12 described above is capable of operating in a very large number of operating modes with a minimum of redirection components.
  • the redirection device here only has three three-way valves:
  • a first three-way valve 78 arranged at the first connection point 56 between the first branch B1 with the second branch B2 and with the fourth branch B4; - A second three-way valve 80 arranged at the fifth point 74 of connection of the third branch B3 with the sixth branch B6;
  • a third three-way valve 82 arranged at the sixth point 76 of connection of the fifth branch B5 with the fourth branch B4.
  • the operating state of the two pumps 52, 64 also participates in the redirection of the heat transfer fluid in the circuit 1 2 of heat transfer fluid.
  • Three-way valves 76, 78 and 80 have one inlet and two outlets. The outlets can be closed simultaneously or alternately to allow the heat transfer fluid to be directed in the correct direction.
  • the first three-way valve 78 makes it possible to redirect the heat transfer fluid arriving from the first branch B1 only towards the second branch B2 to form the first loop. Furthermore, the second pump 64 is inactive.
  • the first three-way valve 78 makes it possible to redirect the heat transfer fluid arriving from the first branch B1 only to the second branch B2 and not to the fourth branch B4.
  • the second three-way valve 80 makes it possible to redirect the heat transfer fluid arriving from the third branch B3 only towards the first branch B1 and not towards the sixth branch B6. This makes it possible to obtain the second loop.
  • the first pump 52 is inactive.
  • the three-way valves 78 and 80 are controlled as in the second mode of heating the internal air flow Fi, but the first pump 52 and the second pump 64 are activated simultaneously.
  • the first three-way valve 78 makes it possible to redirect the heat transfer fluid arriving from the first branch B1 only towards the fourth branch B4 and not towards the second branch B2.
  • the third three-way valve 82 makes it possible to redirect the heat transfer fluid arriving from the fourth branch B4 only to the second branch B2 and not to the fifth branch B5.
  • the second pump 64 is inactive.
  • the heat transfer fluid circuit 12 can operate in passive battery cooling mode in which the heat transfer fluid circulates in a fourth closed loop in which it passes successively through the first pump 52, the heating device 54 , the two-fluid heat exchanger 14, the "batteries” heat exchanger 68 and the radiator 72 before returning to the first pump 52.
  • the heater 54 and the two-fluid heat exchanger 14 are inactive. In this mode the heat produced by the batteries is evacuated by the radiator 72.
  • the second pump 64 is inactive, the first three-way valve 78 is controlled to direct the heat transfer fluid from the first branch B1 to the fourth branch B4.
  • the heat transfer fluid circuit 12 can operate in passive cooling mode for the batteries and the power electronics and/or the electric motor in which the heat transfer fluid circulating from the radiator 72 is divided into two flows .
  • a first flow passes through the first pump 52, through the heating device 54, through the two-fluid heat exchanger 14 and through the heat exchanger "batteries" 68 before returning to the radiator 72.
  • a second flow passes through the second pump 64 and through the "electrical machinery" heat exchanger 66 before returning to the radiator 72 via the sixth branch B6.
  • the heat produced by the batteries and by the power electronics and/or the electric motor is evacuated via the radiator 72.
  • the first three-way valve 78 is controlled to direct the heat transfer fluid from the first branch B1 to the fourth branch B4,
  • the second three-way valve 80 is controlled to direct the heat transfer fluid from the third branch B3 to the sixth branch B6,
  • the third three-way valve 82 is controlled to direct the heat transfer fluid from the fourth branch B4 and the sixth branch B6 to the fifth branch B5.
  • the circuit 12 of heat transfer fluid can operate in a second battery heating mode in which the heat transfer fluid circulates in a fifth closed loop passing through the second pump 64, through the heat exchanger "electrical machines "66, by the two-fluid heat exchanger 14, by the heat exchanger "batteries” 68 before returning to the first pump 64 by the second branch B2.
  • the first three-way valve 78 is controlled to direct the heat transfer fluid from the first branch B1 to the fourth branch B4, - the second three-way valve 80 is controlled to direct the heat transfer fluid from the third branch B3 to the first branch B1,
  • the third three-way valve 82 is controlled to direct the heat transfer fluid from the fourth branch B4 and the sixth branch B6 to the second branch B2.
  • the circuit 1 2 of heat transfer fluid can operate in passive cooling mode of the power electronics and / or the electric motor in which the heat transfer fluid follows a sixth closed loop.
  • this sixth loop all of the heat transfer fluid circulating from the radiator 72 passes through the second pump 64 and through the "electrical machinery" heat exchanger 66 before returning to the radiator 72 via the sixth branch B6.
  • the heat produced by the power electronics and/or the electric motor is evacuated via the radiator 72.
  • the second three-way valve 80 is controlled to direct the heat transfer fluid from the third branch B3 to the sixth branch B6.
  • this mode of operation of passive cooling of the power electronics and/or of the electric motor can be activated simultaneously with embodiments operating only with the first pump 52 and without the radiator 72 , more particularly with operating modes implementing the first loop, illustrated in FIG. 3, or the third loop, illustrated in FIG. 6. Indeed, in these combinations of modes, the flow of fluid circulating in the sixth loop don't never mix with the flow of fluid circulating in the first or in the third loop.
  • the invention thus makes it possible to quickly heat the passenger compartment of the vehicle by recovering the heat from the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit 1 2 via the air conditioning circuit 1 0 . It is therefore no longer necessary to arrange an electric heating device directly in the internal air flow.
  • the invention makes it possible to use the heat produced by the power electronics and/or the electric motor and/or the batteries of the vehicle to heat the passenger compartment.
  • heat transfer fluid circuit 12 thus configured makes it possible to perform numerous functions using a minimum of components, for example only three three-way valves.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Système de gestion thermique d'un véhicule hybride ou électrique, comportant un circuit (10) de climatisation comportant un échangeur de chaleur bifluide (14) agencé conjointement sur un circuit (12) de fluide caloporteur, le circuit (12) de fluide caloporteur comportant : - une première branche (B1) comportant une première pompe (52), un dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide (14), - une deuxième branche (B2) raccordée directement à la première branche (B1 ), le circuit (12) de fluide caloporteur étant configuré de manière que, dans un mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif (54) de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2).

Description

SYSTEME DE GESTION THERMIQUE POUR VEHICULE HYBRIDE OU ELECTRIQUE
Domaine technique de l'invention
L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un circuit de gestion thermique pour véhicule automobile hybride ou électrique.
Arrière-plan technique
Dans les véhicules électriques et hybrides, la gestion thermique de l’habitacle est généralement gérée par un circuit de climatisation inversible. Par inversible, on entend que ce circuit de climatisation peut fonctionner dans un mode de refroidissement afin de refroidir l’air à destination de l’habitacle et dans un mode pompe à chaleur afin de réchauffer l’air à destination de l’habitacle. Ce circuit de climatisation inversible peut également comporter une dérivation afin de gérer la température des batteries du véhicule électrique ou hybride. Il est ainsi possible de réchauffer ou refroidir les batteries grâce à la boucle de climatisation inversible. En mode de pompe à chaleur, les calories sont prélevées dans l'air extérieur pour être transmise à un flux d'air interne qui est soufflé dans l'habitacle pour le réchauffer.
Cependant, lorsque la température extérieure est très basse, il n'est pas possible d'utiliser le circuit de climatisation dans un tel mode de pompe à chaleur.
Il est donc connu d'agencer dans le flux d'air interne un dispositif de chauffage électrique qui chauffe directement le flux d'air. Cependant, un tel dispositif de chauffage consomme beaucoup d'énergie. De plus, cela nécessite d'agencer dans le flux d'air un composant supplémentaire ce qui est onéreux et ce qui encombre le véhicule. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un circuit de gestion thermique amélioré.
Résumé de l'invention
L'invention propose un système de gestion thermique d'un véhicule hybride ou électrique, le système de gestion thermique comportant un premier circuit de climatisation inversible dans lequel circule un fluide réfrigérant et comportant un échangeur de chaleur bifluide agencé conjointement sur un deuxième circuit de fluide caloporteur, le circuit de climatisation comportant un condenseur pour transmettre des calories à un flux d'air interne, le circuit de fluide caloporteur comportant :
- une première branche comportant, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une première pompe, un dispositif de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide,
- une deuxième branche dont une extrémité amont est raccordée directement à la première branche en aval de l'échangeur de chaleur bifluide et dont une extrémité aval est raccordée directement à la première branche en amont de la première pompe, caractérisé en ce que le circuit de fluide caloporteur est configuré de manière que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à la première pompe par la deuxième branche, le dispositif de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide étant actifs.
Selon un autre aspect de l'invention, dans la première branche, l'échangeur de chaleur bifluide est agencé directement en aval du dispositif de chauffage du fluide caloporteur. Selon un autre aspect de l'invention, outre la première pompe, le dispositif de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide, la première branche ne comporte aucun autre dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l'invention, la deuxième branche ne comporte aucun dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l'invention, la deuxième branche comporte un vase d'expansion du fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une troisième branche qui est raccordée à la première branche en parallèle à la première pompe et au dispositif de chauffage, et qui comporte, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une deuxième pompe et un échangeur de chaleur "machines électriques", qui permet l'échange de chaleur entre de l'électronique de puissance et/ou un moteur électrique du véhicule et le fluide caloporteur, une extrémité amont de la troisième branche étant raccordée à la deuxième branche et une extrémité aval de la troisième branche étant raccordé à la première branche en amont de l'échangeur de chaleur bifluide.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un deuxième mode de chauffage du flux d'air interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche circule en boucle fermée dans la deuxième pompe, dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" puis dans l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à la deuxième pompe par la deuxième branche, l'échangeur de chaleur bifluide étant actif.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un troisième mode de chauffage du flux d'air interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans l'échangeur de chaleur bifluide, en état actif, passe dans la deuxième branche puis est divisé en deux flux circulants simultanément :
- dans la première pompe, dans le dispositif de chauffage électrique et dans l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à l'échangeur de chaleur bifluide ;
- dans la deuxième pompe, dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" et dans l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à l'échangeur de chaleur bifluide.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une quatrième branche équipée d'un échangeur de chaleur "batteries", qui est configuré pour permettre l'échange de chaleur entre des batteries du véhicule et le fluide caloporteur, la quatrième branche comportant une extrémité amont qui est raccordée à la première branche en aval de l'échangeur de chaleur bifluide et une extrémité aval qui est raccordée à la deuxième branche.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un quatrième mode de chauffage du flux d'air interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche circule en boucle fermée dans la première pompe, dans le dispositif de chauffage électrique, dans l'échangeur de chaleur bifluide et dans l'échangeur de chaleur "batteries" avant de revenir à la première pompe par la deuxième branche, l'échangeur de chaleur bifluide étant actif.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une cinquième branche équipée d'un radiateur agencé dans un flux d'air externe, la cinquième branche étant raccordée à la première branche en parallèle à la deuxième branche.
Selon un autre aspect de l'invention, caractérisé en ce que la cinquième branche comporte une extrémité amont qui est raccordée à la quatrième branche en aval de l'échangeur de chaleur "batteries" et une extrémité aval qui est raccordée à la première branche en amont de la première pompe.
Selon un autre aspect de l'invention, l'extrémité aval de la cinquième branche est raccordée à la troisième branche en amont de la deuxième pompe.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une sixième branche qui comporte une extrémité amont qui est raccordée à la troisième branche en aval de l'échangeur de chaleur "machines électriques" et une extrémité aval qui est raccordée à la cinquième branche en amont du premier radiateur.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte un dispositif de redirection du fluide caloporteur qui comporte uniquement trois vannes à trois voies :
- une première vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la première branche avec la deuxième branche et avec la quatrième branche ;
- une deuxième vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la troisième branche avec la sixième branche ;
- une troisième vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la cinquième branche avec la quatrième branche.
Selon un autre aspect de l'invention, dans chacun des modes de chauffage, l'échangeur de chaleur bifluide remplit, dans le circuit de climatisation, la fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement du système réalisé selon les enseignements de l'invention, caractérisé en ce que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à la première pompe par la deuxième branche, le dispositif de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide étant actifs.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés décrits succinctement ci-dessous.
La figure 1 est une vue schématique qui représente un circuit de climatisation qui équipe le système de gestion thermique réalisé selon les enseignements de l'invention.
La figure 2 est une vue schématique qui représente un circuit de fluide caloporteur qui équipe le système de gestion thermique réalisé selon les enseignements de l'invention et qui est destiné à fonctionner en coopération avec le circuit de climatisation de la figure 1 .
La figure 3 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant dans un premier mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La figure 4 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant dans un deuxième mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La figure 5 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant dans un troisième mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La figure 6 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant dans un quatrième mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La figure 7 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant dans un mode de refroidissement passif de batteries du véhicule.
La figure 8 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant dans un mode de refroidissement passif des batteries et d'un moteur électrique et/ou de l'électronique de puissance du véhicule.
La figure 9 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant dans un mode de chauffage des batteries avec ou sans chauffage d'un flux d'air interne.
La figure 1 0 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant simultanément dans le premier mode de chauffage du flux d'air interne et dans un mode de refroidissement passif de l'électronique de puissance et/ou du moteur électrique.
La figure 1 1 est une vue du circuit de fluide caloporteur de la figure 1 fonctionnant simultanément dans le quatrième mode de chauffage du flux d'air interne et/ou de la batterie et dans le mode de refroidissement passif de l'électronique de puissance et/ou du moteur électrique.
Description détaillée de l'invention
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par une même référence.
Dans la description qui suit, le terme " un premier élément en amont d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré.
Le terme "branche" se rapporte ici à un tronçon de circuit ouvert à ses deux extrémités comportant uniquement des éléments agencés en série.
Dans les dessins, on représentera les conduites dans lesquelles le fluide caloporteur est en mouvement en traits gras et les conduites dans lesquelles le fluide caloporteur n'est pas en mouvement en traits fins. Comme illustré aux différentes figures, l’invention concerne un système de conditionnement thermique. Il s’agit, par exemple, d’un système de gestion thermique pour véhicule automobile. Il s'agit ici d'un véhicule automobile électrique ou hybride qui comporte un moteur électrique qui fournit un couple moteur à des roues motrices du véhicule. Le moteur électrique est alimentés en courant électrique au moins par des batteries, dites batteries de traction. Pendant le fonctionnement du véhicule, le moteur électrique et la batterie sont susceptible de produire de la chaleur.
Comme plus particulièrement illustré à la figure 1 , ledit système comporte un premier circuit 10 de climatisation dans lequel circule un fluide réfrigérant, comme représenté à la figure 1 , et un deuxième circuit 1 2 de fluide caloporteur dans lequel circule un fluide caloporteur, comme représenté à la figure 2.
Le fluide caloporteur est, par exemple, un liquide caloporteur tel que de l’eau comprenant un antigel, notamment de l’eau glycolée. Le fluide réfrigérant est par exemple un hydrofluorocarbure, tel que du R-1 34a.
Le circuit 1 0 de climatisation comprend un échangeur de chaleur 14 bifluide agencé conjointement sur le deuxième circuit 1 2 de circulation d'un fluide caloporteur. L'échangeur de chaleur 14 bifluide est configuré pour permettre un échange la chaleur entre le fluide réfrigérant, circulant dans le circuit 10 de climatisation, et le fluide caloporteur, circulant dans le circuit 1 2 de fluide caloporteur, sans mélange entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant.
Le circuit 10 de climatisation est configuré pour permettre, dans un mode de pompe à chaleur, de réchauffer un flux d'air, illustré par une flèche repérée Fi, par l’intermédiaire d’une compression et d’une détente du fluide réfrigérant.
Le flux d'air Fi est, par exemple, un flux d’air Fi intérieur, destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule pour permettre son chauffage. Le système permet ainsi de réchauffer l’habitacle du véhicule à partir de calories prélevées sur le premier fluide caloporteur.
Le flux d’air intérieur circule, par exemple, dans une installation 1 6 de chauffage, ventilation et/ou climatisation de l'habitacle.
Le circuit de climatisation 10 comprend ici pour cela une boucle principale parcourue par le fluide réfrigérant qui comprend dans cet ordre, selon le sens d'écoulement du fluide réfrigérant, un compresseur 18, un condenseur 20, un premier dispositif de détente 22, configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d'air Fi interne, et le premier échangeur bifluide 14. Le condenseur 20 permet de transmettre des calories au flux d'air Fi interne.
Le condenseur 20 est ici agencé dans le dispositif 16 de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour permettre l'échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d'air Fi interne. Le condenseur 20 est notamment agencé directement dans le flux d'air interne.
En variante non représentée de l'invention, le condenseur 20 permet d'échanger de la chaleur avec le flux d'air interne par l'intermédiaire du circuit 1 2 de fluide caloporteur. Dans ce cas, le condenseur 20 transmet des calories au fluide caloporteur par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur, puis le fluide caloporteur transmet lesdites calories au flux d'air interne par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur, dit "heater core", agencé directement dans le flux d'air interne.
Le fluide réfrigérant est à l’état gazeux haute pression en sortant du compresseur 1 8. Il subit ensuite une condensation en passant à travers le condenseur 20, cédant au passage des calories au flux d'air interne Fi, et passe à l’état liquide. Il subit alors une détente dans le premier dispositif de détente 22 et passe dans le premier échangeur bifluide 14 où il s’évapore, absorbant des calories du fluide caloporteur. En récupérant des calories du deuxième circuit 1 2 de fluide caloporteur, il est possible de chauffer le flux d'air Fi interne au moyen du condenseur 20 même lorsque la température extérieure est trop basse pour que le premier circuit 1 0 de climatisation puisse fonctionner en mode de pompe à chaleur externe par échange de chaleur avec l'air extérieur. Cela permet notamment de ne pas avoir à équiper le dispositif 16 de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation d'un dispositif de chauffage électrique de l'air.
Le circuit 1 0 de climatisation est ici inversible. Cela signifie qu'il est aussi susceptible de fonctionner dans un mode de refroidissement du flux d'air interne Fi.
A titre d'exemple non limitatif, le circuit 1 0 de climatisation représenté à la figure 1 comporte plus particulièrement une première conduite A1 de circulation comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, le compresseur 1 8, le condenseur 20 disposé dans le flux d’air Fi interne, un deuxième dispositif 24 de détente, un évapo-condenseur 26 disposé dans un flux d’air Fe extérieur. L’évapo-condenseur 26 est ainsi généralement disposé en face avant du véhicule automobile. Un volet (non représenté) peut également être installé dans le dispositif 1 6 de chauffage, ventilation et/ou climatisation afin d’empêcher ou non au flux d’air interne de traverser le condenseur 20. La première conduite A1 de circulation peut également comporter un accumulateur 28 permettant une séparation de phase du fluide réfrigérant et disposé en amont du compresseur 1 8, entre l’évapo-condenseur 26 et ledit compresseur 1 8.
Le circuit 1 0 de climatisation comporte également une deuxième conduite de circulation A2 connectée en parallèle de l’évapo-condenseur 26. Cette deuxième conduite de circulation A2 relie plus particulièrement :
- un premier point de jonction 30 disposé en aval du condenseur 20, entre ledit condenseur 20 et le deuxième dispositif de détente 24, et - un deuxième point de jonction 32 disposé en aval de l’évapo-condenseur 26, entre ledit évapo-condenseur 26 et le compresseur 1 8, plus précisément en amont de l’accumulateur 28.
Cette deuxième conduite de circulation A2 comporte notamment un troisième dispositif de détente 33 et un évaporateur 34 disposé dans le flux d’air Fi interne.
Le circuit 10 de climatisation comporte en outre une troisième conduite de circulation A3 reliant la sortie de l’évapo- condenseur 26 et l’entrée du troisième dispositif de détente 33. Cette troisième conduite de circulation A3 relie plus particulièrement :
- un troisième point de jonction 36 disposé en aval de l’évapo-condenseur 26, entre ledit évapo-condenseur 26 et le compresseur 1 8, plus précisément en amont de l’accumulateur 28, et
- un quatrième point de jonction 38 disposé sur la deuxième conduite de circulation A2 en amont du troisième dispositif de détente 33, entre le premier point de jonction 30 et le troisième dispositif de détente 33.
Le circuit 1 0 de climatisation comporte aussi une quatrième conduite de circulation A4 reliant l’entrée du troisième dispositif de détente 33 et l’entrée du compresseur 1 8. Cette quatrième conduite de circulation A4 relie précisément :
- un cinquième point de jonction 40 disposé sur la deuxième conduite de circulation A2 en amont du troisième dispositif de détente 33, entre le quatrième point de jonction 38 de la troisième conduite de circulation A3 et ledit troisième dispositif de détente 33, et
- un sixième point de jonction 42 disposé en amont du compresseur 18, entre l'évaporateur 34 et le deuxième point de jonction 32 de la deuxième conduite de circulation A2, plus précisément en amont de l’accumulateur 28. La quatrième conduite de circulation A4 comporte notamment le premier dispositif de détente 22 et l’échangeur de chaleur bifluide 14. Le premier dispositif de détente 22 est disposé en amont de l’échangeur de chaleur bifluide 14, entre le cinquième point de jonction 40 et ledit échangeur de chaleur bifluide 14.
Le circuit 1 0 de climatisation comporte aussi un dispositif de redirection du fluide réfrigérant afin de définir par quelle conduite de circulation il circule. Dans l’exemple illustré à la figure 1 , ce dispositif de redirection du fluide réfrigérant comporte notamment :
- une première vanne d’arrêt 44 disposée sur la deuxième conduite de circulation A2 entre le premier point de jonction 30 et le quatrième point de jonction 38,
- une deuxième vanne d’arrêt 46 disposée sur la première conduite de circulation A1 entre le troisième point de jonction 36 et le deuxième point de jonction 32,
- un clapet anti-retour 48 disposé sur la troisième conduite de circulation A3, disposé de sorte à empêcher la circulation de fluide réfrigérant depuis le quatrième point de jonction 38 vers le troisième point de jonction 36,
- un clapet anti-retour 50 disposé sur la deuxième conduite de circulation A2, disposé de sorte à empêcher la circulation de fluide réfrigérant depuis le sixième point de jonction 42 vers l'évaporateur 34.
Les premier 22, deuxième 24 et troisième 33 dispositifs de détente comportent quant à eux une fonction d’arrêt permettant d’empêcher au fluide réfrigérant de les traverser lorsqu'elle est activée.
Il est cependant tout à fait possible d’imaginer d’autres moyens afin de définir par quelle conduite de circulation le fluide réfrigérant circule, comme par exemple des vannes trois-voies disposées stratégiquement sur des points de jonction.
Lorsque le circuit 10 de climatisation fonctionne en mode de pompe à chaleur interne, les vannes d'arrêt sont commandées de manière que le fluide réfrigérant circule uniquement par la boucle principale. L'échangeur de chaleur bifluide 14 remplit alors la fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant, tandis que le fluide réfrigérant ne circule pas dans l'évapo-condenseur 26 de manière que seules les calories du fluide caloporteur du circuit 1 2 de fluide caloporteur sont utilisées pour réchauffer le flux d'air Fi interne. Dans ce mode de fonctionnement en pompe à chaleur interne, l'échangeur de chaleur bifluide 14 est actif avec une fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant.
On décrit à présent le circuit 1 2 de fluide caloporteur en référence à la figure 2.
Le circuit 12 de fluide caloporteur comporte une première branche B1 comportant, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une première pompe 52, un dispositif 54 de chauffage du fluide caloporteur et ledit échangeur de chaleur bifluide 14.
Le dispositif 54 de chauffage du fluide caloporteur est ici un dispositif de chauffage électrique, par exemple qui chauffe le fluide caloporteur au moyen de résistances électriques.
Le circuit 12 de fluide caloporteur comporte aussi une deuxième branche B2 dont une extrémité amont est raccordée directement à la première branche B1 en un premier point 56 de raccordement en aval de l'échangeur de chaleur bifluide 14. Une extrémité aval de la deuxième branche B2 est raccordée directement à la première branche B1 en un deuxième point 58 de raccordement agencé en amont de la première pompe 52.
Outre la première pompe 52, le dispositif 54 de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide 14, la première branche B1 ne comporte aucun autre dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur. La première branche B1 ne comporte notamment aucun autre échangeur de chaleur. Plus particulièrement, l'échangeur de chaleur bifluide 14 est agencé directement en aval du dispositif de chauffage du fluide caloporteur sans interposition d'aucun autre dispositif.
De même, la deuxième branche B2 ne comporte aucun dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur. La deuxième branche B2 ne comporte notamment aucun échangeur de chaleur. Plus particulièrement, la deuxième branche B2 comporte ici uniquement un vase 60 d'expansion du fluide caloporteur.
En variante non représenté de l'invention, la deuxième branche B2 ne comporte pas de vase d'expansion.
Le circuit 1 2 de fluide caloporteur est configuré de manière que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air Fi interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif 54 de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide 14 avant de revenir à la première pompe 52 par la deuxième branche. Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif 54 de chauffage est actif et l'échangeur de chaleur bifluide 14 actif avec une fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant. Ce mode de fonctionnement est notamment illustré à la figure 3 dans laquelle les conduites dans lesquelles le fluide caloporteur circule sont indiquées en gras, le fluide caloporteur restant sensiblement immobile dans les autres conduites. Le sens de circulation du fluide caloporteur est indiqués par des flèches.
Le circuit 1 0 de climatisation fonctionne dans le même temps en mode de pompe à chaleur interne. Ainsi, le dispositif 54 de chauffage fournit des calories au fluide caloporteur mis en circulation par la première pompe 52. Une partie de ces calories sont transmises au fluide réfrigérant par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur bifluide 14, de manière à ensuite réchauffer le flux d'air Fi interne par l'intermédiaire du condenseur 20. La totalité du fluide caloporteur en circulation revient ensuite à la première pompe 52 via la deuxième branche B2 pour être de nouveau chauffé par le dispositif 54 de chauffage. Ainsi, la chaleur accumulée par le fluide caloporteur augmente rapidement à chaque nouveau cycle dans une première boucle formée par la première branche B1 et la deuxième branche B2. Cela permet de faire rapidement augmenter la température du flux d'air Fi interne par l'intermédiaire du circuit 1 0 de climatisation.
Pour permettre un chauffage rapide, la première boucle formée uniquement par la première branche B1 et la deuxième branche B2 est avantageusement très courte. Avantageusement, cette boucle comporte uniquement la première pompe 52, le dispositif 54 de chauffage, l'échangeur de chaleur bifluide 14 et le vase 60 d'expansion, ainsi que des moyens pour rediriger le fluide caloporteur uniquement dans cette première boucle.
Le circuit 12 de fluide caloporteur comporte aussi une troisième branche B3 qui est raccordée à la première branche B1 en parallèle à la première pompe 52 et au dispositif 54 de chauffage. La troisième branche B3 comporte une extrémité amont qui est raccordée directement à la deuxième branche B2 au deuxième point 58 de raccordement et une extrémité aval qui est raccordée directement à la première branche B1 en un troisième point 62 de raccordement agencé en amont de l'échangeur de chaleur bifluide 14. Le troisième point 62 de raccordement est plus particulièrement agencé en aval du dispositif 54 de chauffage.
La troisième branche B3 comporte, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une deuxième pompe 64 et un échangeur de chaleur "machines électriques" 66. L'échangeur de chaleur "machines électriques" 66 est configuré pour permettre l'échange de chaleur entre de l'électronique de puissance et/ou le moteur électrique du véhicule, d'une part, et le fluide caloporteur, d'autre part. L'échangeur de chaleur "machines électriques" 66 permet plus particulièrement de refroidir l'électronique de puissance et/ou le moteur électrique lors de son fonctionnement en transmettant la chaleur qu'il produit au fluide caloporteur. Par les termes "électronique de puissance", on comprendra des dispositifs électroniques distincts des batteries et du moteur électrique.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures, l'échangeur de chaleur "machines électriques" échange de la chaleur avec le moteur électrique.
En variante, l'échangeur de chaleur "machines électriques" échange de la chaleur avec l'électronique de puissance.
Outre, la deuxième pompe 64 et l'échangeur de chaleur "machines électriques" 66, la troisième pompe ne comporte aucun autre dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur. La troisième branche B3 ne comporte notamment aucun échangeur de chaleur.
Comme représenté à la figure 4, le circuit 12 de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un deuxième mode de chauffage du flux d'air Fi interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche B2 circule en boucle fermée dans la deuxième pompe 64, dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" 66 et dans l'échangeur de chaleur bifluide 14 avant de revenir à la deuxième pompe 64 par la deuxième branche B2, formant ainsi une deuxième boucle de circulation.
Dans ce mode de fonctionnement, le circuit 1 0 de climatisation fonctionne en mode de pompe à chaleur interne, l'échangeur de chaleur bifluide 14 étant actif avec une fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant. De cette manière, la chaleur produite par l'électronique de puissance et/ou le moteur électrique est utilisée pour réchauffer le flux d'air Fi interne pour le chauffage de l'habitacle par l'intermédiaire du circuit 10 de climatisation.
Dans ce deuxième mode de chauffage, le fluide caloporteur circule uniquement dans la deuxième boucle de circulation. A cet effet, la première pompe 52 est inactive pour empêcher le fluide caloporteur de circuler à travers le dispositif 54 de chauffage, le dispositif 54 de chauffage étant alors inactif. Comme représenté à la figure 5, le circuit 12 de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un troisième mode de chauffage du flux d'air interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche B2 est divisé uniquement en deux flux circulants simultanément :
- dans la première pompe 52, dans le dispositif 54 de chauffage électrique et dans l'échangeur bifluide 14 avant de revenir à la deuxième branche B2 ;
- dans la deuxième pompe 64, dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" 66 et dans l'échangeur bifluide 14 avant de revenir à la deuxième branche B2.
Dans ce mode de fonctionnement, le circuit 1 0 de climatisation fonctionne en mode de pompe à chaleur interne, l'échangeur de chaleur bifluide 14 étant actif avec une fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant. De cette manière, la chaleur produite par l'électronique de puissance et/ou le moteur électrique, d'une part, et par le dispositif 54 de chauffage, d'autre part, est utilisée pour réchauffer le flux d'air Fi interne pour le chauffage de l'habitacle par l'intermédiaire du circuit 1 0 de climatisation.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit 1 2 de fluide caloporteur comporte une quatrième branche B4 équipée d'un échangeur de chaleur "batteries" 68. L'échangeur de chaleur "batteries" 68 est configuré pour permettre l'échange de chaleur entre les batteries de traction du véhicule et le fluide caloporteur. L'échangeur de chaleur "batteries" 68 permet plus particulièrement de refroidir les batteries lors de leur fonctionnement en transmettant la chaleur qu'elles produisent au fluide caloporteur, ou encore de les chauffer lorsque leur température est trop basse. Les batteries doivent être maintenues dans une plage de températures de fonctionnement comprise par exemple entre 10°C et 20°C.
La quatrième branche B4 comporte une extrémité amont qui est raccordée, ici au premier point 56 de raccordement, à la première branche B1 en aval de l'échangeur bifluide 14. La quatrième branche B4 comporte aussi une extrémité aval qui est raccordée à la deuxième branche B2 en un quatrième point 70 de raccordement.
Comme représenté à la figure 6, le circuit 12 de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un quatrième mode de chauffage du flux d'air Fi interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche B2 circule en boucle fermée dans une troisième boucle passant dans la première pompe 58, dans le dispositif 54 de chauffage électrique, dans l'échangeur bifluide 14 et dans l'échangeur de chaleur "batteries" 68 avant de revenir à la première pompe 52 par la deuxième branche B2.
Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif 54 de chauffage peut être actif ou inactif en fonction de l'écart entre la quantité de chaleur dissipée par la batterie et le besoin de chaleur dans l'habitacle. Le circuit 1 0 de climatisation fonctionne en mode de pompe à chaleur interne, l'échangeur de chaleur bifluide 14 étant actif avec une fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant. De cette manière, la chaleur produite par les batteries est utilisée pour réchauffer le flux d'air Fi interne pour le chauffage de l'habitacle par l'intermédiaire du circuit 1 0 de climatisation.
Cette troisième boucle est aussi utilisée pour permettre d'autres modes de fonctionnement du circuit 12 de fluide caloporteur. Ainsi, le circuit 12 de fluide caloporteur peut aussi fonctionner dans un mode de refroidissement actif des batteries Le dispositif 54 de chauffage est alors inactif. Dans ce mode de fonctionnement, la chaleur produite par les batteries est alors transmise au fluide réfrigérant via l'échangeur de chaleur bifluide 14.
La troisième boucle de refroidissement peut aussi être utilisée pour un fonctionnement en un premier mode de chauffage des batteries. Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif 54 de chauffage est actif tandis que l'échangeur de chaleur bifluide 14 est inactif, ou tout au moins partiellement actif, de manière que les calories fournies par le dispositif 54 de chauffage soient transmises uniquement aux batteries via l'échangeur de chaleur "batteries" 68.
En se reportant à nouveau à la figure 2, le circuit 1 2 de fluide caloporteur comporte en outre une cinquième branche B5 équipée d'un radiateur 72 agencé dans le flux d'air Fe externe. La cinquième branche B5 est raccordée à la première branche B1 en parallèle à la deuxième branche B2. Plus particulièrement, la cinquième branche B5 comporte une extrémité amont qui est raccordée à la quatrième branche B4 en un cinquième point 74 de raccordement agencé en aval de l'échangeur de chaleur "batteries" 68. La cinquième branche B5 comporte une extrémité aval qui est ici raccordée à la première branche B1 en amont de la première pompe 58, ici au deuxième point 58 de raccordement. L'extrémité aval de la cinquième branche B5 est aussi raccordée à la troisième branche B3 en amont de la deuxième pompe 64 en un sixième point 76 de raccordement.
Le circuit 12 de fluide caloporteur comporte une sixième branche B6 qui comporte une extrémité amont qui est raccordée à la troisième branche B3 en aval de l'échangeur de chaleur "machines électriques" 66 et une extrémité aval qui est raccordée à la cinquième branche B5 en amont du radiateur 72.
Pour permettre de diriger le fluide caloporteur lors des différents modes de fonctionnement du circuit 1 2 de fluide caloporteur, ce dernier comporte un dispositif de redirection du fluide caloporteur. Avantageusement, le circuit 1 2 de fluide caloporteur décrit précédemment est susceptible de fonctionner dans de très nombreux modes de fonctionnement avec un minimum de composants de redirection. Le dispositif de redirection comporte ici uniquement trois vannes à trois voies :
- une première vanne à trois voies 78 agencée au premier point 56 de raccordement entre la première branche B1 avec la deuxième branche B2 et avec la quatrième branche B4 ; - une deuxième vanne à trois voies 80 agencée au cinquième point 74 de raccordement de la troisième branche B3 avec la sixième branche B6 ;
- une troisième vanne à trois voies 82 agencée au sixième point 76 de raccordement de la cinquième branche B5 avec la quatrième branche B4.
En outre, l'état de fonctionnement des deux pompes 52, 64 participe aussi à la redirection du fluide caloporteur dans le circuit 1 2 de fluide caloporteur.
Les vannes à trois voies 76, 78 et 80 comportent une entrée et deux sorties. Les sorties peuvent être fermées simultanément ou alternativement pour permettre de diriger le fluide caloporteur dans la bonne direction.
Dans le premier mode de chauffage du flux d'air Fi interne, la première vanne à trois voies 78 permet de rediriger le fluide caloporteur arrivant de la première branche B1 uniquement vers la deuxième branche B2 pour former la première boucle. En outre, la deuxième pompe 64 est inactive.
Dans le deuxième mode de chauffage du flux d'air Fi interne, la première vanne à trois voies 78 permet de rediriger le fluide caloporteur arrivant de la première branche B1 uniquement vers la deuxième branche B2 et non vers la quatrième branche B4. La deuxième vanne à trois voies 80 permet de rediriger le fluide caloporteur arrivant de la troisième branche B3 uniquement vers la première branche B1 et non vers la sixième branche B6. Ceci permet d'obtenir la deuxième boucle. En outre, la première pompe 52 est inactive.
Dans le troisième mode de chauffage du flux d'air Fi interne, les vannes à trois voies 78 et 80 sont commandées comme dans le deuxième mode de chauffage du flux d'air Fi interne, mais la première pompe 52 et la deuxième pompe 64 sont activées simultanément. Pour obtenir la troisième boucle représentée à la figure 6, la première vanne à trois voies 78 permet de rediriger le fluide caloporteur arrivant de la première branche B1 uniquement vers la quatrième branche B4 et non vers la deuxième branche B2. La troisième vanne à trois voies 82 permet de rediriger le fluide caloporteur arrivant de la quatrième branche B4 uniquement vers la deuxième branche B2 et non vers la cinquième branche B5. En outre, la deuxième pompe 64 est inactive.
On décrit à présent en référence aux figures suivantes les différents modes de fonctionnement du circuit 1 2 de fluide caloporteur.
Comme représenté à la figure 7, le circuit 12 de fluide caloporteur peut fonctionner en mode de refroidissement passif des batteries dans lequel le fluide caloporteur circule dans une quatrième boucle fermée dans laquelle il passe successivement à travers la première pompe 52, le dispositif 54 de chauffage, l'échangeur de chaleur bifluide 14, l'échangeur de chaleur "batteries" 68 et le radiateur 72 avant de revenir à la première pompe 52. Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de chauffage 54 et l'échangeur de chaleur bifluide 14 sont inactifs. Dans ce mode la chaleur produite par les batteries sont évacuées par le radiateur 72.
Pour obtenir cette quatrième boucle la deuxième pompe 64 est inactive, la première vanne à trois voies 78 est commandée pour orienter le fluide caloporteur de la première branche B1 vers la quatrième branche B4.
Comme représenté à la figure 8, le circuit 12 de fluide caloporteur peut fonctionner en mode de refroidissement passif des batteries et de l'électronique de puissance et/ou du moteur électrique dans lequel le fluide caloporteur circulant depuis le radiateur 72 est divisé en deux flux. Un premier flux passe par la première pompe 52, par le dispositif 54 de chauffage, par l'échangeur de chaleur bifluide 14 et par l'échangeur de chaleur "batteries" 68 avant de revenir vers le radiateur 72. Un deuxième flux passe par la deuxième pompe 64 et par l'échangeur de chaleur "machines électriques" 66 avant de revenir vers le radiateur 72 par la sixième branche B6. Dans ce mode de fonctionnement, la chaleur produite par les batteries et par l'électronique de puissance et/ou le moteur électrique est évacuées par l'intermédiaire du radiateur 72.
Pour obtenir ce mode de fonctionnement :
- les deux pompes 52, 64 fonctionnent simultanément,
- la première vanne à trois voies 78 est commandée pour diriger le fluide caloporteur de la première branche B1 vers la quatrième branche B4,
- la deuxième vanne à trois voies 80 est commandée pour diriger le fluide caloporteur depuis la troisième branche B3 vers la sixième branche B6,
- la troisième vanne à trois voies 82 est commandée pour diriger le fluide caloporteur depuis la quatrième branche B4 et la sixième branche B6 vers la cinquième branche B5.
Comme représenté à la figure 9, le circuit 12 de fluide caloporteur peut fonctionner en un deuxième mode de chauffage des batteries dans lequel le fluide caloporteur circule dans une cinquième boucle fermée passant par la deuxième pompe 64, par l'échangeur de chaleur "machines électriques" 66, par l'échangeur de chaleur bifluide 14, par l'échangeur de chaleur "batteries" 68 avant de revenir à la première pompe 64 par la deuxième branche B2.
Pour obtenir ce mode de fonctionnement :
- la première pompe 52 est inactive tandis que la deuxième pompe 64 est active,
- la première vanne à trois voies 78 est commandée pour diriger le fluide caloporteur de la première branche B1 vers la quatrième branche B4, - la deuxième vanne à trois voies 80 est commandée pour diriger le fluide caloporteur depuis la troisième branche B3 vers la première branche B1 ,
- la troisième vanne à trois voies 82 est commandée pour diriger le fluide caloporteur depuis la quatrième branche B4 et la sixième branche B6 vers la deuxième branche B2.
Comme représenté aux figures 1 0 et 1 1 , le circuit 1 2 de fluide caloporteur peut fonctionner en mode de refroidissement passif de l'électronique de puissance et/ou du moteur électrique dans lequel le fluide caloporteur suit une sixième boucle fermée. Dans cette sixième boucle, la totalité du fluide caloporteur circulant depuis le radiateur 72 passe par la deuxième pompe 64 et par l'échangeur de chaleur "machines électriques" 66 avant de revenir vers le radiateur 72 par la sixième branche B6. Dans ce mode de fonctionnement, la chaleur produite par l'électronique de puissance et/ou le moteur électrique est évacuée par l'intermédiaire du radiateur 72.
Pour obtenir ce mode de fonctionnement :
- la deuxième pompe 64 est activée,
- la deuxième vanne à trois voies 80 est commandée pour diriger le fluide caloporteur depuis la troisième branche B3 vers la sixième branche B6.
Comme représenté aux figures 1 0 et 1 1 , ce mode de fonctionnement de refroidissement passif de l'électronique de puissance et/ou du moteur électrique peut être activé simultanément avec des modes de réalisation fonctionnant uniquement avec la première pompe 52 et sans le radiateur 72, plus particulièrement avec des modes de fonctionnement mettant en oeuvre la première boucle, illustrée à la figure 3, ou la troisième boucle, illustrée à la figure 6. En effet, dans ces combinaisons de modes, le flux de fluide circulant dans la sixième boucle ne se mélange jamais au flux de fluide circulant dans la première ou dans la troisième boucle.
L'invention permet ainsi de réchauffer rapidement l'habitacle du véhicule en récupérant la chaleur du fluide caloporteur du circuit 1 2 de fluide caloporteur par l'intermédiaire du circuit 1 0 de climatisation. Il n'est donc plus nécessaire d'agencer un dispositif de chauffage électrique directement dans le flux d'air interne.
En outre, l'invention permet d'exploiter la chaleur produite par l'électronique de puissance et/ou le moteur électrique et/ou les batteries du véhicule pour réchauffer l'habitacle.
De plus, le circuit 12 de fluide caloporteur ainsi configuré permet de réaliser de nombreuses fonctions en utilisant un minimum de composants, par exemple uniquement trois vannes à trois voies.

Claims

25 REVENDICATIONS
1 . Système de gestion thermique d'un véhicule hybride ou électrique, le système de gestion thermique comportant un premier circuit (1 0) de climatisation inversible dans lequel circule un fluide réfrigérant et comportant un échangeur de chaleur bifluide (14) agencé conjointement sur un deuxième circuit (12) de fluide caloporteur, le circuit (10) de climatisation comportant un condenseur (20) pour transmettre des calories à un flux d'air (Fi) interne, le circuit (12) de fluide caloporteur comportant :
- une première branche (B1 ) comportant, une première pompe (52), un dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide (14),
- une deuxième branche (B2) dont les deux extrémités sont raccordées respectivement aux extrémités de la première branche (B1 ) de manière à ce que la première branche (B1 ) et la deuxième branche (B2) forme un circuit fermé de fluide caloporteur. caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur est configuré de manière que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif (54) de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2), le dispositif (54) de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actifs.
2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que dans la première branche (B1 ), l'échangeur de chaleur bifluide (14) est agencé directement en aval du dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur.
3. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, outre la première pompe (52), le dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide (14), la première branche (B1 ) ne comporte aucun autre dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
4. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième branche (B2) ne comporte aucun dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
5. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième branche (B2) comporte un vase (60) d'expansion du fluide caloporteur.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première pompe (52) est agencée en amont du dispositif (54) de chauffage et en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte une troisième branche (B3) qui est raccordée à la première branche (B1 ) en parallèle à la première pompe (52) et au dispositif (54) de chauffage, et qui comporte une deuxième pompe (64) et un échangeur de chaleur "machines électriques" (66), qui permet l'échange de chaleur entre de l'électronique de puissance et/ou un moteur électrique du véhicule, d'une part, et le fluide caloporteur, d'autre part, une extrémité amont de la troisième branche (B3) étant raccordée à la deuxième branche (B2) et une extrémité aval de la troisième branche (B3) étant raccordé à la première branche (B1 ) en amont de l'échangeur de chaleur bifluide (14).
7. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit (1 2) de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un deuxième mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche (B2) circule en boucle fermée dans la deuxième pompe (64), dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" (66) puis dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la deuxième pompe (64) par la deuxième branche (B2), l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actif.
8. Système selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un troisième mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans l'échangeur de chaleur bifluide (14), en état actif, passe dans la deuxième branche (B2) puis est divisé en deux flux circulants simultanément :
- dans la première pompe (52), dans le dispositif (54) de chauffage électrique et dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la deuxième branche (B2) ;
- dans la deuxième pompe (64), dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" (66) et dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la deuxième branche (B2).
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte une quatrième branche (B4) équipée d'un échangeur de chaleur "batteries" (68), qui est configuré pour permettre l'échange de chaleur entre des batteries du véhicule et le fluide caloporteur, la quatrième branche (B4) comportant une extrémité amont qui est raccordée à la première branche (B1 ) en aval de l'échangeur de chaleur bifluide (14) et une extrémité aval qui est raccordée à la deuxième branche (B2).
10. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit (1 2) de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un quatrième mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche (B2) circule en boucle fermée dans la première pompe (52), dans le dispositif (54) de chauffage électrique, dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) et dans l'échangeur de chaleur "batteries" (68) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2), l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actif et le dispositif (54) de chauffage électrique étant inactif. 28
1 1 . Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte une cinquième branche (B5) équipée d'un radiateur (72) agencé dans un flux d'air (Fe) externe, la cinquième branche (B5) étant raccordée à la première branche (B1 ) en parallèle à la deuxième branche (B2).
12. Système selon la revendication précédente prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 9 ou 1 0, caractérisé en ce que la cinquième branche (B5) comporte une extrémité amont qui est raccordée à la quatrième branche (B4) en aval de l'échangeur de chaleur "batteries" (68) et une extrémité aval qui est raccordée à la première branche (B1 ) en amont de la première pompe (52).
13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 1 2 en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit (1 2) de fluide caloporteur comporte une sixième branche (B6) qui comporte une extrémité amont qui est raccordée à la troisième branche (B3) en aval de l'échangeur de chaleur "machines électriques" (66) et une extrémité aval qui est raccordée à la cinquième branche (B5) en amont du premier radiateur (72).
14. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte un dispositif de redirection du fluide caloporteur qui comporte uniquement trois vannes à trois voies :
- une première vanne à trois voies (78) étant agencée en un point de raccordement de la première branche (B1 ) avec la deuxième branche (B2) et avec la quatrième branche (B4) ;
- une deuxième vanne à trois voies (80) étant agencée en un point de raccordement de la troisième branche (B3) avec la sixième branche (B6) ;
- une troisième vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la cinquième branche (B5) avec la quatrième branche (B4). 29
15. Procédé de fonctionnement d'un système réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air 'Fi) interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif (54) de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2), le dispositif (54) de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actifs.
EP22800682.1A 2021-10-26 2022-10-11 Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique Pending EP4422894A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2111333A FR3128409B1 (fr) 2021-10-26 2021-10-26 Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique
PCT/EP2022/078296 WO2023072587A1 (fr) 2021-10-26 2022-10-11 Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4422894A1 true EP4422894A1 (fr) 2024-09-04

Family

ID=78827744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22800682.1A Pending EP4422894A1 (fr) 2021-10-26 2022-10-11 Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240424856A1 (fr)
EP (1) EP4422894A1 (fr)
CN (1) CN118450994A (fr)
FR (1) FR3128409B1 (fr)
WO (1) WO2023072587A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3151532A1 (fr) * 2023-07-25 2025-01-31 Psa Automobiles Sa Système de conditionnement d’air de l’habitacle d’un véhicule électrique
CN120568711B (zh) * 2025-07-30 2025-11-04 比亚迪股份有限公司 热管理系统、方法、设备、程序产品、存储介质及车辆

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021020596A (ja) * 2019-07-29 2021-02-18 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2462683A1 (fr) * 1979-08-02 1981-02-13 Commissariat Energie Atomique Procede d'accumulation thermique et accumulateur thermique a chaleur latente de fusion et a contact direct
FR3052236B1 (fr) * 2016-06-07 2019-05-10 Valeo Systemes Thermiques Circuit de climatisation de vehicule automobile
FR3074272B1 (fr) * 2017-11-28 2019-10-18 Valeo Systemes Thermiques Circuit de gestion thermique d'un vehicule hybride ou electrique
DE102018104410A1 (de) * 2018-02-27 2019-08-29 Hanon Systems Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
CN108482067B (zh) * 2018-05-21 2019-11-29 上海思致汽车工程技术有限公司 一种节能型多回路电动汽车热管理系统
PL3844362T3 (pl) * 2018-08-30 2022-08-16 Vkr Holding A/S Zespół laminowanej zespolonej szyby próżniowej
DE102019100096B4 (de) * 2019-01-04 2021-01-28 Hanon Systems Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung
DE102020100428B4 (de) * 2019-02-06 2024-10-31 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Kg Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung mit hoher Kälteleistung und passiver Batteriekühlung sowie Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungs- und Batteriekühlanordnung
FR3092651B1 (fr) * 2019-02-13 2021-04-30 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique de véhicule automobile électrique ou hybride
FR3097472A1 (fr) * 2019-06-19 2020-12-25 Valeo Systemes Thermiques Procédé de contrôle d’un circuit de conditionnement thermique d’un véhicule automobile
FR3101282B1 (fr) * 2019-09-26 2022-06-24 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique d’un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un circuit de fluide caloporteur
FR3111297A1 (fr) * 2020-06-10 2021-12-17 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique d’un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un circuit de fluide caloporteur

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021020596A (ja) * 2019-07-29 2021-02-18 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 車両用空気調和装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20240424856A1 (en) 2024-12-26
WO2023072587A1 (fr) 2023-05-04
FR3128409B1 (fr) 2023-10-27
CN118450994A (zh) 2024-08-06
FR3128409A1 (fr) 2023-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3074272B1 (fr) Circuit de gestion thermique d'un vehicule hybride ou electrique
EP3856555B1 (fr) Circuit de fluide refrigerant pour vehicule
EP3924673B1 (fr) Dispositif de gestion thermique de vehicule automobile electrique ou hybride
EP3465025B1 (fr) Circuit de climatisation de véhicule automobile
FR2995669A1 (fr) Dispositif de conditionnement thermique d'un habitacle d'un vehicule electrique
FR3008929A1 (fr) Dispositif de conditionnement thermique pour vehicule automobile comprenant une machine electrique servant a l'entrainement dudit vehicule
EP4028271B1 (fr) Circuit de fluide réfrigérant pour véhicule
EP4422894A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique
EP3914866B1 (fr) Circuit de climatisation de vehicule automobile et procede de gestion associe
EP4072876B1 (fr) Système de traitement thermique destiné à un véhicule automobile
EP4028275B1 (fr) Procédé de contrôle d'un circuit de fluide réfrigerant pour véhicule
FR3008930A1 (fr) Dispositif de conditionnement thermique pour vehicule automobile comprenant une machine electrique servant a l'entrainement dudit vehicule
FR3109912A1 (fr) Dispositif de gestion thermique pour un véhicule automobile hybride
FR3022852A1 (fr) Dispositif de gestion thermique de vehicule automobile et procede de pilotage correspondant
WO2021152235A1 (fr) Dispositif de gestion thermique pour vehicule automobile
WO2023072586A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique
WO2020165513A1 (fr) Dispositif de gestion thermique de véhicule automobile électrique ou hybride
WO2024088986A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique
FR2988467A1 (fr) Installation de chauffage pour un vehicule hybride
FR3080572A1 (fr) Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile
FR3140798A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique
WO2021058891A1 (fr) Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile
FR3067796A1 (fr) Circuit de chauffage a pompe a chaleur de vehicule automobile et procede de gestion associe
WO2025078398A1 (fr) Dispositif et procede de thermoregulation, notamment pour vehicule automobile
FR3150575A1 (fr) Dispositif et procédé de thermorégulation, notamment pour véhicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240409

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20251112

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: VALEO ELECTRIFICATION