EP4499424A1 - Système de conditionnement thermique - Google Patents

Système de conditionnement thermique

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Publication number
EP4499424A1
EP4499424A1 EP23710739.6A EP23710739A EP4499424A1 EP 4499424 A1 EP4499424 A1 EP 4499424A1 EP 23710739 A EP23710739 A EP 23710739A EP 4499424 A1 EP4499424 A1 EP 4499424A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
exchanger
fluid
heat transfer
branch
Prior art date
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Pending
Application number
EP23710739.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Moussa Nacer Bey
Kamel Azzouz
Julien Tissot
Francois Bordes
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems. These systems can in particular equip a motor vehicle. Such systems make it possible to achieve thermal regulation of different components of the vehicle, such as for example the passenger compartment or an electrical energy storage battery, in the case of an electrically powered vehicle. Heat exchanges are managed mainly by the compression and expansion of a refrigerant fluid within different heat exchangers making it possible to ensure heating or cooling of different organs.
  • Thermal conditioning systems commonly use a refrigerant loop and a heat transfer liquid loop exchanging heat with the refrigerant. Such systems are thus called indirect.
  • Patent EP2933586 B1 is an example.
  • the refrigerant loop is formed such that the refrigerant transfers heat to a heat transfer liquid in a first dual-fluid exchanger.
  • the heat given up to the heat transfer liquid can then be dissipated in a flow of air intended for the passenger compartment in order to heat it.
  • the heat transfer liquid circuit also makes it possible to cool heat-dissipating elements of the vehicle's traction chain, such as the vehicle's electric traction motor or the power electronics controlling the electric motor.
  • another two-fluid exchanger makes it possible to carry out a heat exchange between the heat transfer liquid and the refrigerant fluid in order to cool the heat transfer liquid.
  • the present invention proposes a thermal conditioning system for an electric or hybrid automobile vehicle, comprising:
  • refrigerant fluid circuit comprising a main circulation loop comprising successively in one direction of circulation of the refrigerant fluid:
  • a first two-fluid exchanger arranged jointly on the main refrigerant fluid loop and on a heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid
  • dielectric heat transfer fluid circuit comprising:
  • the second bifluid exchanger arranged jointly on the main refrigerant fluid loop and on the primary dielectric heat transfer fluid loop so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the dielectric heat transfer fluid
  • a third heat exchanger configured to be thermally coupled to a first element of an electric powertrain of the vehicle
  • first branch of diversion connected to the primary loop in parallel with the third heat exchanger
  • first branch of branch comprising a fourth heat exchanger configured to be thermally coupled to a second element of the electric traction chain of the vehicle and a fifth heat exchanger configured to be thermally coupled to a third element of the vehicle's electric traction chain
  • second branch of diversion connected to the primary loop in parallel with the second bifluid exchanger
  • second branch of branch comprising a sixth heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air outside a passenger compartment of the vehicle.
  • the first element of the vehicle's electric powertrain can be an electrical energy storage battery.
  • the battery can provide the energy necessary for an electric traction motor of the vehicle.
  • the second element of the vehicle's electric traction chain can be an electronic unit for controlling an electric traction motor.
  • the third element of the vehicle's electric traction chain can be an electric vehicle traction motor.
  • the heat transfer liquid circuit comprises a primary circulation loop comprising successively in one direction of circulation of the heat transfer liquid:
  • the first two-fluid exchanger arranged jointly on the main refrigerant fluid loop and on the primary heat transfer liquid circulation loop so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid
  • a seventh heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air inside the passenger compartment of the vehicle.
  • the heat recovered from the outside flow by the dielectric heat transfer fluid, at the level of the sixth exchanger, can thus be transferred to the air flow inside the passenger compartment, which makes it possible to heat the passenger compartment.
  • This energy recovery can be achieved even at very negative ambient temperatures, because the fluid Dielectric heat transfer generally has a low viscosity.
  • the thermal conditioning system can thus ensure heating of the passenger compartment even at low ambient temperatures.
  • the heat transfer liquid circuit comprises a branch branch connected to the primary loop in parallel with the first bifluid exchanger, the branch branch comprising an eighth heat exchanger configured to exchange the heat with a flow of air from outside the vehicle passenger compartment.
  • This bypass branch and the associated heat exchanger make it possible to dissipate the heat of condensation of the refrigerant fluid into the outside air, for example when cooling one or more elements of the vehicle's traction chain is wish.
  • the branch branch of the heat transfer liquid circuit connects a first connection point arranged on the primary loop of the heat transfer liquid circuit between a first inlet/outlet of the first bifluid exchanger and a first inlet/outlet of the eighth heat exchanger a second connection point arranged on the primary loop of the heat transfer liquid circuit between a second inlet/outlet of the eighth heat exchanger and a second inlet/outlet of the first bifluid exchanger.
  • the refrigerant fluid circuit comprises a branch branch arranged in parallel with the first expansion device and the second bifluid exchanger, the branch branch successively comprising a second expansion device and a ninth heat exchanger configured to exchange heat with an air flow inside the vehicle cabin.
  • the branch branch of the refrigerant circuit connects a first connection point arranged on the main loop downstream of the first two-fluid exchanger and upstream of the second two-fluid exchanger to a second connection point arranged on the main loop downstream of the second interchange bifluid and upstream of the compression device.
  • the bypass branch comprises a second expansion device arranged upstream of a ninth heat exchanger.
  • the first branch branch of the dielectric heat transfer fluid circuit connects a first connection point arranged on the primary loop of the dielectric heat transfer fluid circuit between a first dielectric heat transfer fluid inlet/outlet of the second bifluid exchanger and a first inlet/ outlet of the third heat exchanger to a second connection point arranged on the primary loop of the dielectric heat transfer fluid circuit between a second inlet/outlet of the third heat exchanger and a second inlet/outlet of dielectric heat transfer fluid of the second bifluid exchanger.
  • the second branch branch of the dielectric heat transfer fluid circuit connects a third connection point arranged on the primary loop of the dielectric heat transfer fluid circuit between the second bifluid exchanger and the first connection point to a fourth connection point arranged on the primary loop of the dielectric heat transfer fluid circuit between the second connection point and the second bifluid exchanger.
  • the sixth heat exchanger is preferably arranged upstream of the eighth heat exchanger in a direction of flow of the exterior air flow.
  • the ninth heat exchanger is arranged upstream of the seventh heat exchanger in a direction of flow of the interior air flow.
  • the primary loop of the dielectric heat transfer fluid circuit comprises a first circulation pump.
  • the first circulation pump is configured to circulate the dielectric heat transfer fluid from the second bifluid exchanger to the third heat exchanger.
  • the first circulation pump is arranged between the fourth connection point of the dielectric heat transfer fluid circuit and the second bifluid exchanger.
  • the primary loop of the heat transfer liquid circuit comprises a second circulation pump.
  • the second circulation pump is configured to circulate the heat transfer liquid from the first bifluid exchanger to the seventh heat exchanger.
  • the primary loop of the dielectric heat transfer fluid circuit comprises a third circulation pump configured to pass the dielectric heat transfer fluid from the third heat exchanger to the sixth heat exchanger without pass through the second two-fluid exchanger.
  • the main refrigerant fluid loop comprises an internal heat exchanger comprising a first heat exchange section arranged downstream of the first bifluid exchanger and upstream of the second bifluid exchanger and a second heat exchange section arranged downstream of the second bifluid exchanger and upstream of the compression device, the internal heat exchanger being configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid in the first heat exchange section and the fluid refrigerant in the second heat exchange section.
  • the primary heat transfer liquid loop comprises an electric heating device configured to selectively heat the heat transfer liquid.
  • the electric heating device can be selectively activated so as to accelerate the rise in temperature of the heat transfer liquid.
  • the eighth heat exchanger is arranged upstream of the sixth heat exchanger in a direction of flow of the exterior air flow.
  • the eighth heat exchanger can then be used as a hot mask for defrosting, in particular by using the electric heating device to heat the heat transfer liquid.
  • the dielectric heat transfer fluid circuit comprises a first three-way valve arranged jointly on the primary loop and on the first branch branch.
  • a single component thus makes it possible to adjust the respective flow rate in two different parts of the dielectric heat transfer fluid circuit, namely the primary loop comprising the third heat exchanger and the first branch branch comprising the fourth and fifth heat exchangers .
  • the first three-way valve is a proportional valve.
  • the dielectric heat transfer fluid circuit may include a second three-way valve arranged jointly on the primary loop and on the second bypass branch.
  • a single component thus makes it possible to adjust the respective flow rate in two different parts of the dielectric heat transfer fluid circuit, namely the primary loop and the second bypass branch.
  • the second three-way valve is preferably a proportional valve.
  • the heat transfer liquid circuit comprises a third three-way valve arranged jointly on the primary loop and on the bypass branch.
  • a single component thus makes it possible to adjust the respective flow rate in two different parts of the heat transfer liquid circuit, namely the primary loop and the bypass branch.
  • the third three-way valve is preferably a proportional valve.
  • the main loop of the refrigerant circuit comprises a refrigerant accumulation device disposed downstream of the second two-fluid exchanger and upstream of the compression device.
  • the refrigerant accumulation device is arranged upstream of the second heat exchange section of the internal exchanger.
  • the disclosure also concerns a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a passenger compartment heating mode, in which:
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the first two-fluid exchanger where it transfers heat to the heat transfer liquid, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the second bifluid exchanger where it absorbs heat from the dielectric heat transfer fluid, and returns to the compression device,
  • the dielectric heat transfer fluid circulates in the second bifluid exchanger where it transfers heat to the refrigerant fluid, and is divided into:
  • the heat transfer liquid circulates in the first bifluid exchanger where it receives heat from the refrigerant fluid, and circulates in the seventh heat exchanger where it transfers heat to the internal air flow.
  • This mode of operation makes it possible to heat the air inside the passenger compartment, by absorbing heat from the various elements of the vehicle's electric traction chain, as well as from the outside air flow Fe.
  • the circulation pump consumes little energy and thermal efficiency is improved at low ambient temperatures.
  • the disclosure also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a mode of cooling the traction chain, in which: - the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the first two-fluid exchanger where it transfers heat to the heat transfer liquid, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the second bifluid exchanger where it absorbs heat from the dielectric heat transfer fluid, and returns to the compression device,
  • the dielectric heat transfer fluid circulates in the second bifluid exchanger where it transfers heat to the refrigerant fluid, and is divided into a first flow circulating in the third heat exchanger where it absorbs heat, and a second flow circulating successively in the fourth heat exchanger where it absorbs heat and in the fifth heat exchanger where it absorbs heat, the second flow joining the first flow,
  • the heat transfer liquid circulates in the first dual-fluid exchanger where it receives heat from the refrigerant fluid, and circulates in the eighth heat exchanger where it transfers heat to the outside air flow.
  • This mode of operation makes it possible to cool the first element, the second element and the third element of the vehicle's electric traction chain.
  • the heat transferred by the refrigerant to the heat transfer liquid is dissipated in the outside air flow.
  • the disclosure also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a mode of cooling the traction chain and the passenger compartment, in which:
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the first two-fluid exchanger where it transfers heat to the heat transfer liquid, is divided into:
  • the dielectric heat transfer fluid circulates in the second bifluid exchanger where it transfers heat to the refrigerant fluid, and is divided into a first flow circulating in the third heat exchanger where it absorbs heat, and a second flow circulating successively in the fourth heat exchanger where it absorbs heat and in the fifth heat exchanger where it absorbs heat, the second flow joining the first flow,
  • the heat transfer liquid circulates in the first dual-fluid exchanger where it receives heat from the refrigerant fluid, and circulates in the eighth heat exchanger where it transfers heat to the outside air flow.
  • This mode of operation makes it possible to cool the first element, the second element and the third element of the vehicle's electric traction chain.
  • the heat transferred by the refrigerant to the heat transfer liquid is dissipated in the outside air flow.
  • FIG. 1 is a schematic view of a thermal conditioning system according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a variant of the embodiment of Figure 1,
  • FIG. 3 represents a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 2 according to a first mode of operation, called passenger compartment heating mode,
  • FIG. 4 represents a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 2 according to a second mode of operation, called traction chain cooling mode,
  • FIG. 5 represents a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 2 according to a third mode of operation, called cooling mode of the traction chain and the passenger compartment.
  • 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 considered.
  • the term “a first element is upstream of a second element” means that the refrigerant fluid successively travels through the first element, then the second element, without passing through the compression device. In other words, the refrigerant fluid leaves the compression device, possibly passes through one or more elements, then passes through the first element, then the second element, then returns to the compression device, possibly after passing through other elements.
  • Each of the expansion devices used can be an electronic expansion valve, a thermostatic expansion valve, or a calibrated orifice.
  • the passage section allowing the refrigerant fluid to pass can be adjusted continuously between a closed position and a maximum open position.
  • an electronic controller controls an electric motor which moves a movable shutter controlling the passage section offered to the refrigerant fluid.
  • the thermal conditioning system 100 which will be described can be fitted to a motor vehicle.
  • An electronic control unit receives information from various sensors measuring in particular the characteristics of the refrigerant fluid.
  • the electronic control unit also receives instructions from the vehicle occupants, such as the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic control unit implements control laws allowing the control of the different actuators, in order to ensure the control of the thermal conditioning system 100 so as to ensure the instructions received.
  • a compression device 15 makes it possible to circulate a refrigerant fluid in a closed refrigerant circulation circuit.
  • the compression device 15 can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compression device 15 comprises a suction side of the low-pressure refrigerant fluid, also called inlet 15a of the compression device, and a discharge side of the high-pressure refrigerant fluid, also called outlet 15b of the compression device 15.
  • the internal moving parts of the compressor 15 pass the refrigerant fluid from a low pressure on the inlet side 15a to a high pressure on the outlet side 15b. After expansion in one or more expansion members, the refrigerant fluid returns to inlet 15a of compressor 15 and begins a new thermodynamic cycle.
  • connection point allows the refrigerant fluid to pass into one or other of the circuit portions joining at this connection point.
  • the distribution of the refrigerant fluid between the circuit portions joining at a connection point is done by varying the degree of opening of the expansion devices arranged on each of the branches connected to this point. In other words, each connection point is a means of redirecting the refrigerant arriving at this connection point.
  • the refrigerant fluid used by the refrigerant fluid circuit 1 1 is here a chemical fluid such as R1234yf. Other refrigerant fluids could be used, such as R134a, or even R290.
  • connection point of the heat transfer liquid circuit allows the heat transfer liquid to pass into one or other of the portions of the heat transfer liquid circuit joining at this connection point.
  • Each connection point of the heat transfer liquid circuit is a means of redirecting the heat transfer liquid arriving at this connection point.
  • each connection point of the dielectric heat transfer fluid circuit allows the dielectric heat transfer fluid to pass into one or other of the portions of the dielectric heat transfer fluid circuit joining at this connection point.
  • Each connection point of the dielectric heat transfer fluid circuit is a means of redirecting the dielectric heat transfer fluid arriving at this connection point
  • Interior air flow Fi means a flow of air intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • This interior air flow can circulate in a heating, ventilation and air conditioning installation, often referred to by the English term “HVAC” meaning “Heating, Ventilating and Air Conditioning”.
  • HVAC Heating, Ventilating and Air Conditioning
  • a motorized fan unit not shown, can be activated in order to increase the flow rate of the interior air flow Fi if necessary.
  • exterior air flow Fe we mean an air flow which is not intended for the passenger compartment of the vehicle. In other words, this air flow remains outside the vehicle.
  • Another motor-fan group not shown, can be activated in order to increase the flow rate of the exterior air flow Fe if necessary.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a thermal conditioning system 100 for an electric or hybrid automobile vehicle, comprising:
  • refrigerant fluid circuit 1 1 comprising a main circulation loop 1 1 A comprising successively in one direction of circulation of the refrigerant fluid:
  • a first two-fluid exchanger arranged jointly on the main loop 1 1 A of refrigerant fluid and on a circuit 13 of heat transfer liquid so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid, -- a first expansion valve 31,
  • a dielectric heat transfer fluid circuit 12 comprising:
  • a primary circulation loop 12A comprising successively in one direction of circulation of the dielectric heat transfer fluid:
  • the second two-fluid exchanger 2 arranged jointly on the main loop 1 1 A of refrigerant fluid and on the primary loop 12A of dielectric heat transfer fluid so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the dielectric heat transfer fluid
  • a third heat exchanger 3 configured to be thermally coupled to a first element 41 of an electric traction chain of the vehicle
  • first branch 12B connected to the primary loop 12A in parallel with the third heat exchanger 3, the first branch 12B comprising a fourth heat exchanger 4 configured to be thermally coupled to a second element 42 of the chain of electric traction of the vehicle and a fifth heat exchanger 5 configured to be thermally coupled to a third element 43 of the electric traction chain of the vehicle,
  • a second branch of diversion 12C connected to the primary loop 12A in parallel with the second bifluid exchanger 2, the second branch of branch 12C comprising a sixth heat exchanger 6 configured to exchange heat with an external air flow Fe to a passenger compartment of the vehicle.
  • This architecture ensures high cooling power for the various elements of the vehicle's powertrain using only two bifluid exchangers. The integration of the thermal conditioning system is thus facilitated.
  • the first element 41 of the electric traction chain of the vehicle can be an electrical energy storage battery.
  • the battery can provide the energy necessary for an electric traction motor of the vehicle.
  • the third heat exchanger 3 can be formed by the electrical energy storage battery.
  • the battery cells are in direct contact with the fluid dielectric heat transfer.
  • the dielectric heat transfer fluid thus carries out a heat exchange with the elements of the battery to be cooled.
  • the second element 42 of the electric traction chain of the vehicle can be an electronic unit for controlling an electric traction motor.
  • the fourth heat exchanger 4 can be formed by the electronic control unit of the electric motor, that is to say that the electronic elements dissipating heat are directly in contact with the dielectric heat transfer fluid.
  • the dielectric heat transfer fluid circulates inside the housing of the electronic control unit of the electric motor.
  • the third element 43 of the electric traction chain of the vehicle can be an electric traction motor of the vehicle.
  • the fifth heat exchanger 5 can be formed by the electric motor, that is to say the heat-dissipating motor components are directly in contact with the dielectric heat transfer fluid.
  • the dielectric heat transfer fluid is electrically insulating.
  • the dielectric fluid can thus be in direct contact with live elements.
  • the dielectric heat transfer fluid can be two-phase, that is to say comprise a mixture of liquid and vapor.
  • the first two-fluid exchanger 1 makes it possible to condense at least partly the refrigerant fluid at high temperature and high pressure at the outlet of the compression device 15.
  • the second two-fluid exchanger 2 can make it possible to evaporate at least partly the refrigerant fluid at low pressure at the outlet of the first expansion device 31.
  • the refrigerant circuit 1 1 forms a closed circuit configured to circulate a flow of refrigerant.
  • the dielectric heat transfer fluid circuit 12 forms a closed circuit configured to circulate a flow of dielectric heat transfer fluid.
  • the heat transfer liquid circuit 13 forms a closed circuit configured to circulate a flow of heat transfer liquid. In its nominal operating state, that is to say without any fault causing a leak, each of the circuits is watertight.
  • the refrigerant fluid circuit 11, the dielectric heat transfer fluid circuit 12 and the heat transfer liquid circuit 13 are disjoint. In other words, the refrigerant, dielectric heat transfer fluid and heat transfer liquid cannot mix when the thermal conditioning system is in a nominal operating state.
  • the refrigerant fluid and the heat transfer liquid can carry out a heat exchange at the level of the first two-fluid exchanger 1.
  • the heat transfer liquid circulating in a part of the first two-fluid exchanger 1 is for example a mixture of water and glycol.
  • the first bifluid exchanger 1 comprises a first heat exchange section 1 a through which the refrigerant fluid passes and a second heat exchange section 1 b through which the heat transfer liquid passes.
  • a heat exchange is carried out between the first heat exchange section 1 a and the second heat exchange section 1 b of the first bifluid exchanger 1.
  • the refrigerant fluid and the dielectric heat transfer fluid can carry out a heat exchange at the level of the second two-fluid exchanger 2.
  • the second two-fluid exchanger 2 comprises a first heat exchange section 2a through which the refrigerant fluid passes and a second heat exchange section 2b through which the dielectric heat transfer fluid passes.
  • a heat exchange is carried out between the first heat exchange section 2a and the second heat exchange section 2b of the second bifluid exchanger 2.
  • Each bifluid exchanger 1, 2 makes it possible to carry out a heat exchange between two fluids each circulating in a closed circuit.
  • the first two-fluid exchanger 1 is distinct from the second two-fluid exchanger 2. In other words, the first two-fluid exchanger 1 and the second two-fluid exchanger 2 have no portion in common.
  • the heat transfer liquid circuit 13 comprises a primary circulation loop 13A comprising successively in one direction of circulation of the heat transfer liquid:
  • the first two-fluid exchanger 1 arranged jointly on the main loop 11 A of refrigerant fluid and on the primary loop 13A for circulation of the heat transfer liquid so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
  • a seventh heat exchanger 7 configured to exchange heat with an interior air flow Fi in the passenger compartment of the vehicle.
  • the heat transferred from the refrigerant fluid to the heat transfer liquid at the level of the first two-fluid exchanger 1 can thus be dissipated in the interior air flow Fi and thus heat the passenger compartment.
  • the heat recovered from the exterior flow Fe by the dielectric heat transfer fluid, at the level of the sixth exchanger 6, can thus be transferred to the interior air flow Fi in the passenger compartment, which also makes it possible to heat the passenger compartment.
  • This energy recovery can be achieved even at very negative ambient temperatures, because the dielectric heat transfer fluid generally has a low viscosity.
  • the thermal conditioning system can thus ensure heating of the passenger compartment even at low ambient temperatures.
  • the heat transfer liquid circuit 13 comprises a branch branch 13B connected to the primary loop 13A in parallel with the first bifluid exchanger 1, the branch branch 13B comprising an eighth heat exchanger 8 configured to exchange heat with a flow of outside air Fe to the passenger compartment of the vehicle.
  • This branch 13B and the associated heat exchanger 8 make it possible to dissipate the heat of condensation of the refrigerant fluid into the external air flow Fe, for example when cooling one or more elements of the traction chain of the vehicle is desired.
  • the branch branch 13B of the heat transfer liquid circuit 13 connects a first connection point 71 arranged on the primary loop 13A of the heat transfer liquid circuit 13 between a first inlet/outlet of the first bifluid exchanger 1 and a first inlet/outlet of the eighth heat exchanger 8 to a second connection point 72 arranged on the primary loop 13A of the heat transfer liquid circuit 13 between a second inlet/outlet of the eighth heat exchanger 8 and a second inlet/outlet of the first bifluid exchanger 1.
  • the refrigerant fluid circuit 1 1 comprises a branch branch 11 B arranged in parallel with the first expansion device 31 and the second two-fluid exchanger 2, the branch branch 1 1 B successively comprising a second expansion device 32 and a ninth heat exchanger 9 configured to exchange heat with an interior air flow Fi to the passenger compartment of the vehicle.
  • This bypass branch 1 1 B and the associated heat exchanger 9 make it possible to cool the passenger compartment of the vehicle by evaporating refrigerant liquid at low pressure.
  • the branch branch 1 1 B of the refrigerant circuit 1 1 connects a first connection point 51 arranged on the main loop 1 1 A downstream of the first two-fluid exchanger 1 and upstream of the second two-fluid exchanger 2 to a second connection point 52 arranged on the main loop 1 1 A downstream of the second bifluid exchanger 2 and upstream of the compression device 15.
  • the branch branch 1 1 B comprises a second expansion device 32 arranged upstream of a ninth exchanger heat 9.
  • the first branch 12B of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 connects a first connection point 61 arranged on the primary loop 12A of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 between a first inlet/outlet of dielectric heat transfer fluid of the second bifluid exchanger 2 and a first inlet/outlet 3a of the third heat exchanger 3 to a second connection point 62 arranged on the primary loop 12A of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 between a second inlet/outlet 3b of the third heat exchanger 3 and a second inlet/outlet of dielectric heat transfer fluid from the second two-fluid exchanger 2.
  • the second branch 12C of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 connects a third connection point 63 arranged on the primary loop 12A of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 between the second bifluid exchanger 2 and the first connection point 61 to a fourth connection point 64 arranged on the primary loop 12A of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 between the second connection point 62 and the second bifluid exchanger 2.
  • connection point 63 is arranged on the primary loop 12A between the first dielectric heat transfer fluid inlet/outlet of the second bifluid exchanger 2 and the first connection point 61.
  • the fourth connection point 64 is arranged on the primary loop 12A between the second connection point 62 and the second dielectric heat transfer fluid inlet/outlet of the second bifluid exchanger 2.
  • the sixth heat exchanger 6 is arranged upstream of the eighth heat exchanger 8 in a direction of flow of the external air flow Fe.
  • ninth heat exchanger 9 is arranged upstream of the seventh heat exchanger 7 in a direction of flow of the interior air flow Fi.
  • the primary loop 12A of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 comprises a first circulation pump 21.
  • the first circulation pump 21 is configured to circulate the dielectric heat transfer fluid from the second bifluid exchanger 2 to the third heat exchanger 3.
  • the first circulation pump 21 is arranged between the fourth connection point 64 of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 and the second two-fluid exchanger 2.
  • the dielectric heat transfer fluid at the outlet of the first circulation pump 21 circulates successively in the bifluid exchanger 2, is divided into a flow rate which circulates in the third heat exchanger 3 and a complementary flow rate which circulates successively in the fourth heat exchanger 4 and the fifth heat exchanger 5, the two flow rates joining before returning to the inlet of the first circulation pump 21.
  • the dielectric heat transfer fluid at the outlet of the first circulation pump 21 circulates successively in the bifluid exchanger 2, is divided into a flow which circulates towards the third heat exchanger 3 as well as towards the fourth heat exchanger 4 and the fifth heat exchanger 5, and a complementary flow which circulates in the second branch of diversion 12C towards the sixth heat exchanger 6, the two flow rates joining before returning to the inlet of the first pump 21 of traffic.
  • the primary loop 13A of the heat transfer liquid circuit 13 comprises a second circulation pump 22.
  • the second circulation pump 22 is configured to circulate the heat transfer liquid from the first bifluid exchanger 1 to the seventh heat exchanger 7.
  • the second circulation pump 22 is here arranged between the second connection point 72 of the heat transfer liquid circuit 13 and the first two-fluid exchanger 1.
  • the primary loop 12A of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 comprises a third circulation pump 23 configured to pass the dielectric heat transfer fluid from the third heat exchanger 3 to the sixth heat exchanger 6 without passing through the second bifluid exchanger 2.
  • the third circulation pump 23 is arranged between the fourth connection point 64 of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 and the second connection point 62 of the circuit of dielectric heat transfer fluid 12.
  • FIG. 1 A represents a variant of the thermal conditioning system 100 comprising an internal heat exchanger.
  • the main refrigerant fluid loop 1 1 A comprises an internal heat exchanger 10 comprising a first heat exchange section 10a arranged downstream of the first two-fluid exchanger 1 and upstream of the second two-fluid exchanger 2 and a second heat exchange section 10b arranged downstream of the second bifluid exchanger 2 and upstream of the compression device 15, the internal heat exchanger 10 being configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid in the first heat exchange section 10a and the refrigerant fluid in the second heat exchange section 10b.
  • the primary heat transfer liquid loop 13A comprises an electric heating device 16 configured to selectively heat the heat transfer liquid.
  • the electric heating device 16 can be selectively activated by the electronic control unit of the thermal conditioning system. The electric heating device 16 thus makes it possible to accelerate the rise in temperature of the heat transfer liquid.
  • the dielectric heat transfer fluid circuit 12 comprises a first three-way valve 26 arranged jointly on the primary loop 12A and on the first branch branch 12B.
  • a single component thus makes it possible to adjust the respective flow rate in two different parts of the dielectric heat transfer fluid circuit 12, namely the primary loop 12A comprising the third heat exchanger 3 and the first branch branch 12B comprising the fourth heat exchanger 4 and the fifth heat exchanger 5.
  • the first three-way valve 26 is for example a proportional valve.
  • the first three-way valve 26 is thus configured to allow distribution continues the flow entering through a first inlet/outlet into a flow outgoing through a second inlet/outlet and a flow outgoing through a third inlet/outlet.
  • the output flow rate of the second input/output can vary continuously between a flow rate of zero and a flow rate equal to the flow rate entering through the first input/output.
  • the output rate of the third inlet/outlet is equal to the inflow rate through the first inlet/outlet minus the outflow rate through the second inlet/outlet.
  • the first connection point 61 of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 is part of the first three-way valve 26. Two of the three inlets/outputs of the first three-way valve 26 are part of the primary loop 12A and the last input/output is part of the first branch branch 12B.
  • the dielectric heat transfer fluid circuit 12 here comprises a second three-way valve 27 arranged jointly on the primary loop 12A and on the second branch 12C.
  • the second three-way valve 27 is preferably a proportional valve. A single valve thus makes it possible to adjust the respective flow rate in two different parts of the dielectric heat transfer fluid circuit 12, namely the primary loop 12A and the second branch 12C.
  • the third connection point 63 of the dielectric heat transfer fluid circuit 12 is part of the second three-way valve 27.
  • the heat transfer liquid circuit 13 comprises a third three-way valve 28 arranged jointly on the primary loop 13A and on the bypass branch 13B.
  • a single valve thus makes it possible to adjust the respective flow rate in two different parts of the heat transfer liquid circuit 13, namely the primary loop 13A and the bypass branch 13B.
  • the third three-way valve 28 is preferably a proportional valve.
  • the first connection point 71 of the heat transfer fluid circuit 13 is part of the third three-way valve 28.
  • the heat transfer fluid circuit 13 may include two-way valves in place of the third three-way valve 28.
  • the dielectric heat transfer fluid circuit 12 may include two-way valves. channels in place of the first three-way valve 26 and the second three-way valve 27.
  • the eighth heat exchanger 8 is arranged upstream of the sixth heat exchanger 6 in the direction of flow of the exterior air flow Fe. The eighth heat exchanger 8 can then be used as a hot mask for defrosting, in particular by the use of the electric heating device 16 to heat the heat transfer liquid.
  • the main loop 1 1 A of the refrigerant circuit 1 1 comprises a refrigerant fluid accumulation device 17 disposed downstream of the second two-fluid exchanger 2 and upstream of the compression device 15.
  • the thermal conditioning system includes an internal heat exchanger
  • the refrigerant fluid accumulation device 17 is arranged upstream of the second heat exchange section 10b of the internal exchanger 10.
  • the accumulation device of refrigerant fluid 17 is thus placed downstream of the second connection point 52 and upstream of the second heat exchange section 10b of the internal exchanger 10.
  • FIG. 3 illustrates a method of operating a thermal conditioning system 100 as described previously, in a passenger compartment heating mode. In this operating mode:
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 15 where it passes at high pressure, and circulates successively in the first two-fluid exchanger 1 where it transfers heat to the heat transfer liquid, in the first expansion device 31 where it passes at low pressure , in the second bifluid exchanger 2 where it absorbs heat from the dielectric heat transfer fluid, and returns to the compression device 15.
  • the dielectric heat transfer fluid circulates in the second bifluid exchanger 2 where it transfers heat to the refrigerant fluid, and is divided into:
  • the first flow Q1 is divided into a third flow rate Q3 circulating in the third heat exchanger 3 where it absorbs heat, and a fourth flow rate Q4 circulating successively in the fourth heat exchanger 4 where it absorbs heat, and in the fifth heat exchanger 5 where it absorbs heat heat, the third flow Q3 and the fourth flow Q4 join then join the second flow Q2.
  • the heat transfer liquid circulates in the first bifluid exchanger 1 where it receives heat from the refrigerant fluid, and circulates in the seventh heat exchanger 7 where it transfers heat to the interior air flow Fi.
  • part of the dielectric heat transfer fluid that is to say the fourth flow Q4 receives at the level of the fourth exchanger 4 the heat released by the electronic control unit 42, and also receives at the level of the fifth exchanger 5 the heat released by the electric motor 43.
  • the second flow of dielectric heat transfer fluid Q2 receives at the level of the sixth exchanger 6 heat from the external air flow Fe.
  • Control of the total flow rate Q of dielectric heat transfer fluid as well as the distribution of the total flow rate Q between the first flow rate Q1 and the second flow rate Q2 makes it possible to control the quantity of heat recovered from the different components of the traction chain and the quantity of heat extracted from the outside air. This distribution is controlled by the first three-way valve 26.
  • the flow rate is controlled by the circulation pumps. This operating mode offers good efficiency even at temperatures below 0°C due to the low viscosity of the dielectric heat transfer fluid.
  • Figure 4 illustrates a method of operating a thermal conditioning system 100 as described previously, in a mode of cooling of the traction chain.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 15 where it passes at high pressure, and circulates successively in the first two-fluid exchanger 1 where it transfers heat to the heat transfer liquid, in the first expansion device 31 where it passes at low pressure , in the second bifluid exchanger 2 where it absorbs heat from the dielectric heat transfer fluid, and returns to the compression device 15.
  • the dielectric heat transfer fluid circulates in the second bifluid exchanger 2 where it transfers heat to the refrigerant fluid, and is divided into a first flow Q1 'circulating in the third heat exchanger 3 where it absorbs heat, and a second flow Q2' circulating successively in the fourth heat exchanger 4 where it absorbs heat and in the fifth heat exchanger 5 where it absorbs heat, the second flow Q2' joining the first flow Q1'.
  • the heat transfer liquid circulates in the first bifluid exchanger 1 where it receives heat from the refrigerant fluid, and circulates in the eighth heat exchanger 8 where it transfers heat to the outside air flow Fe.
  • Part of the dielectric heat transfer fluid that is to say the first flow Q1 ', absorbs heat from the battery at the level of the third exchanger 3, which makes it possible to cool this battery.
  • part of the dielectric heat transfer fluid that is to say the second flow Q2', absorbs heat from the electronic control unit 42 at the level of the fourth exchanger 4, and also absorbs at the level of the fifth exchanger 5 from the heat of the electric motor 43.
  • the electronic control unit 42 and the electric motor 43 are thus cooled. Controlling the total flow rate Q' of dielectric heat transfer fluid as well as controlling the distribution between the first flow rate Q1' and the second flow rate Q2' makes it possible to adjust the quantity of heat taken from the different components of the traction chain, and thus cooling of these organs.
  • the distribution between the first flow Q1 'and the second flow Q2' is carried out by the second three-way valve 27.
  • the control of the total flow is done by the circulation pumps 21 and 23.
  • the first three-way valve 26 prevents the circulation of dielectric heat transfer fluid in the second branch 12C.
  • the third three-way valve 28 prevents the circulation of heat transfer liquid in the primary loop portion 13A comprising the seventh heat exchanger 7.
  • the second expansion device 32 is in the closed position, so that all the flow of refrigerant fluid circulates in the main loop 1 1 A, and the ninth heat exchanger 9 does not pass through the refrigerant fluid.
  • FIG. 5 illustrates an operating method of a thermal conditioning system 100 as described above, in a mode of cooling the traction chain and the passenger compartment. In this operating mode:
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 15 where it passes at high pressure, and circulates successively in the first two-fluid exchanger 1 where it transfers heat to the heat transfer liquid, is divided into:
  • a first flow rate QR1” of refrigerant fluid circulates in the first expansion device 31 where it passes at low pressure, in the second two-fluid exchanger 2 where it absorbs heat from the dielectric heat transfer fluid,
  • a second flow rate QR2” of refrigerant fluid circulates in the second expansion device 32 where it passes at low pressure, in the ninth heat exchanger 9 where it absorbs heat from the interior air flow Fi, the first flow rate QR1” of refrigerant fluid and the second flow rate QR2” of refrigerant fluid join before returning to the compression device 15.
  • the dielectric heat transfer fluid circulates in the second bifluid exchanger 2 where it transfers heat to the refrigerant fluid, and is divided into a first flow rate Q1” circulating in the third heat exchanger 3 where it absorbs heat, and a second flow rate Q2” circulating successively in the fourth heat exchanger 4 where it absorbs heat and in the fifth heat exchanger 5 where it absorbs heat, the second flow Q2” joining the first flow Q1”.
  • the heat transfer liquid circulates in the first bifluid exchanger 1 where it receives heat from the refrigerant fluid, and circulates in the eighth heat exchanger 8 where it transfers heat to the outside air flow Fe.
  • This mode of operation differs from the previous mode of operation in that the refrigerant fluid circulates in parallel in the second two-fluid exchanger 2 and in the ninth heat exchanger 9.
  • the distribution of the total flow of refrigerant fluid between the first flow QR1” and the second flow rate QR2” is achieved by controlling the respective opening position of the first regulator 31 and the second regulator 32.
  • a mode of dehumidifying the air in the passenger compartment is possible by jointly circulating a flow of refrigerant fluid in the ninth exchanger 9 and a flow of heat transfer liquid in the seventh exchanger 7.

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Abstract

Système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant : • - un circuit de fluide réfrigérant (11) comprenant: • -- un compresseur (15), • -- un premier échangeur bifluide (1), agencé conjointement sur un circuit (13) de liquide caloporteur, • -- un premier détendeur (31), • -- un deuxième échangeur bifluide (2), • - un circuit de fluide caloporteur diélectrique (12), comportant : • -- une boucle primaire (12A) comprenant le deuxième échangeur bifluide (2) et un troisième échangeur (3) couplé thermiquement à un premier élément (41) d'une chaîne de traction électrique du véhicule, • -- une première branche de dérivation (12B) comportant un quatrième échangeur (4) et un cinquième échangeur (5) couplés thermiquement respectivement à un deuxième élément (42) et à un troisième élément (43) de la chaîne de traction, • -- une deuxième branche de dérivation (12C) comportant un sixième échangeur (6) configuré pour échanger thermiquement avec un flux d'air extérieur (Fe).

Description

Description
Titre : Système de conditionnement thermique
Domaine technique
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. Ces systèmes peuvent notamment équiper un véhicule automobile. De tels systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme par exemple l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de différents échangeurs de chaleur permettant d’assurer un chauffage ou un refroidissement de différents organes.
Technique antérieure
[2] Les systèmes de conditionnement thermique font couramment appel à une boucle de fluide réfrigérant et à une boucle de liquide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. Le brevet EP2933586 B1 en est un exemple. La boucle de fluide réfrigérant est formée de sorte que le fluide réfrigérant cède de la chaleur à un liquide caloporteur dans un premier échangeur bifluide. La chaleur cédée au liquide caloporteur peut ensuite être dissipée dans un flux d’air destiné à l’habitacle afin de le chauffer. Le circuit de liquide caloporteur permet aussi de refroidir des éléments de la chaine de traction du véhicule dissipant de la chaleur, comme le moteur électrique de traction du véhicule ou l’électronique de puissance commandant le moteur électrique. Pour cela, un autre échangeur bifluide permet de réaliser un échange de chaleur entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant afin de refroidir le liquide caloporteur.
[3] Par ailleurs, les besoins de charge rapide des batteries demandent d’augmenter la puissance de refroidissement disponible. Afin de disposer d’une puissance de refroidissement élevée des batteries, ainsi qu’une bonne homogénéité de la température des batteries, il est connu de faire circuler un fluide caloporteur diélectrique à l’intérieur des éléments de la batterie. Dans ce cas, un échangeur bifluide additionnel est utilisé, afin de réaliser un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique. Cette configuration est complexe et coûteuse à mettre en oeuvre car de nombreux échangeurs de chaleur sont utilisés, en particulier de nombreux échangeurs de chaleur bifluides.
[4] Il existe ainsi un besoin de pouvoir disposer de systèmes de conditionnement thermique plus faciles à intégrer, utilisant un nombre réduit d’échangeurs de chaleur et des circuits de circulation des différents fluides simplifiés.
Résumé
[5] A cette fin, la présente invention propose un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant :
- un circuit de fluide réfrigérant comportant une boucle principale de circulation comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide réfrigérant :
-- un dispositif de compression,
-- un premier échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant et sur un circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
-- un premier détendeur,
-- un deuxième échangeur bifluide,
- un circuit de fluide caloporteur diélectrique, comportant :
-- une boucle primaire de circulation, comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide caloporteur diélectrique :
— le deuxième échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire de fluide caloporteur diélectrique de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique,
— un troisième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à un premier élément d’une chaine de traction électrique du véhicule,
-- une première branche de dérivation reliée à la boucle primaire en parallèle du troisième échangeur de chaleur, la première branche de dérivation comportant un quatrième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à un deuxième élément de la chaine de traction électrique du véhicule et un cinquième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à un troisième élément de la chaine de traction électrique du véhicule, -- une deuxième branche de dérivation reliée à la boucle primaire en parallèle du deuxième échangeur bifluide, la deuxième branche de dérivation comportant un sixième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule.
[6] Cette architecture permet d’assurer une puissance de refroidissement élevée des différents éléments de la chaine de traction du véhicule en utilisant seulement deux échangeurs bifluides. L’intégration du système de conditionnement thermique est ainsi facilitée.
[7] Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
[8] Le premier élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une batterie de stockage d’énergie électrique. La batterie peut fournir l’énergie nécessaire à un moteur électrique de traction du véhicule.
[9] Le deuxième élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une unité électronique de commande d’un moteur électrique de traction.
[10] Le troisième élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut être un moteur électrique de traction du véhicule.
[11] Selon un aspect du système de conditionnement thermique, le circuit de liquide caloporteur comporte une boucle primaire de circulation comprenant successivement selon un sens de circulation du liquide caloporteur :
- le premier échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire de circulation du liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
- un septième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule.
[12] La chaleur récupérée du flux extérieur par le fluide caloporteur diélectrique, au niveau du sixième échangeur, peut ainsi être transférée au flux d’air intérieur à l’habitacle, ce qui permet de chauffer l’habitacle. Cette récupération d’énergie peut être réalisée même à des températures ambiantes très négatives, car le fluide caloporteur diélectrique présente généralement une faible viscosité. Le système de conditionnement thermique peut ainsi assurer un chauffage de l’habitacle même par faible température ambiante.
[13] Selon un autre aspect du système de conditionnement thermique, le circuit de liquide caloporteur comporte une branche de dérivation reliée à la boucle primaire en parallèle du premier échangeur bifluide, la branche de dérivation comportant un huitième échangeur de chaleur configuré pour échangeur de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
[14] Cette branche de dérivation et l’échangeur de chaleur associé permettent de dissiper dans l’air extérieur la chaleur de condensation du fluide réfrigérant, par exemple lorsqu’un refroidissement d’un ou plusieurs éléments de la chaine de traction du véhicule est souhaité.
[15] La branche de dérivation du circuit de liquide caloporteur relie un premier point de connexion disposé sur la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur entre une première entrée/sortie du premier échangeur bifluide et une première entrée/sortie du huitième échangeur de chaleur à un deuxième point de connexion disposé sur la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur entre une deuxième entrée/sortie du huitième échangeur de chaleur et une deuxième entrée/sortie du premier échangeur bifluide.
[16] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de fluide réfrigérant comporte une branche de dérivation disposée en parallèle du premier dispositif de détente et du deuxième échangeur bifluide, la branche de dérivation comprenant successivement un deuxième dispositif de détente et un neuvième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule.
[17] Cette branche de dérivation et l’échangeur de chaleur associé permettent de refroidir l’habitacle du véhicule.
[18] La branche de dérivation du circuit de fluide réfrigérant relie un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur bifluide et en amont du deuxième échangeur bifluide à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur bifluide et en amont du dispositif de compression. La branche de dérivation comporte un deuxième dispositif de détente disposé en amont d’un neuvième échangeur de chaleur.
[19] La première branche de dérivation du circuit de fluide caloporteur diélectrique relie un premier point de connexion disposé sur la boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique entre une première entrée/sortie de fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide et une première entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur à un deuxième point de connexion disposé sur la boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique entre une deuxième entrée/sortie du troisième échangeur de chaleur et une deuxième entrée/sortie de fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide.
[20] La deuxième branche de dérivation du circuit de fluide caloporteur diélectrique relie un troisième point de connexion disposé sur la boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique entre le deuxième échangeur bifluide et le premier point de connexion à un quatrième point de connexion disposé sur la boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique entre le deuxième point de connexion et le deuxième échangeur bifluide.
[21] Le sixième échangeur de chaleur est disposé de préférence en amont du huitième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur.
[22] Le neuvième échangeur de chaleur est disposé en amont du septième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air intérieur.
[23] Selon un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique comprend une première pompe de circulation.
[24] La première pompe de circulation est configurée pour faire circuler le fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide vers le troisième échangeur de chaleur.
[25] La première pompe de circulation est disposée entre le quatrième point de connexion du circuit de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième échangeur bifluide. [26] Selon encore un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur comprend une deuxième pompe de circulation.
[27] La deuxième pompe de circulation est configurée pour faire circuler le liquide caloporteur du premier échangeur bifluide vers le septième échangeur de chaleur.
[28] Selon un exemple de mise en oeuvre du système de conditionnement thermique, la boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique comprend une troisième pompe de circulation configurée pour faire passer le fluide caloporteur diélectrique du troisième échangeur de chaleur au sixième échangeur de chaleur sans passer par le deuxième échangeur bifluide.
[29] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale de fluide réfrigérant comprend un échangeur de chaleur interne comportant une première section d’échange thermique disposée en aval du premier échangeur bifluide et en amont du deuxième échangeur bifluide et une deuxième section d’échange thermique disposée en aval du deuxième échangeur bifluide et en amont du dispositif de compression, l’échangeur de chaleur interne étant configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique.
[30] Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle primaire de liquide caloporteur comprend un dispositif de chauffage électrique configuré pour sélectivement chauffer le liquide caloporteur.
[31] Le dispositif de chauffage électrique peut être activé sélectivement de façon à accélérer la montée en température du liquide caloporteur.
[32] Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, le huitième échangeur de chaleur est disposé en amont du sixième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur. Le huitième échangeur de chaleur peut alors être utilisé comme un masque chaud pour le dégivrage, notamment par l’utilisation du dispositif de chauffage électrique pour chauffer le liquide caloporteur. [33] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de fluide caloporteur diélectrique comporte une première vanne trois-voies disposée conjointement sur la boucle primaire et sur la première branche de dérivation.
[34] Un composant unique permet ainsi de régler le débit respectif dans deux parties différentes du circuit de fluide caloporteur diélectrique, à savoir la boucle primaire comportant le troisième échangeur de chaleur et la première branche de dérivation comportant le quatrième et le cinquième échangeur de chaleur.
[35] La première vanne trois-voies est une vanne proportionnelle.
[36] Le circuit de fluide caloporteur diélectrique peut comporter une deuxième vanne trois-voies disposée conjointement sur la boucle primaire et sur la deuxième branche de dérivation.
[37] Un composant unique permet ainsi de régler le débit respectif dans deux parties différentes du circuit de fluide caloporteur diélectrique, à savoir la boucle primaire et la deuxième branche de dérivation.
[38] La deuxième vanne trois-voies est de préférence une vanne proportionnelle.
[39] Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de liquide caloporteur comporte une troisième vanne trois-voies disposée conjointement sur la boucle primaire et sur la branche de dérivation.
[40] Un composant unique permet ainsi de régler le débit respectif dans deux parties différentes du circuit de liquide caloporteur, à savoir la boucle primaire et la branche de dérivation.
[41] La troisième vanne trois-voies est de préférence une vanne proportionnelle.
[42] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale du circuit de fluide réfrigérant comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du deuxième échangeur bifluide et en amont du dispositif de compression.
[43] Dans un exemple de mise en oeuvre, le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant est disposé en amont de la deuxième section d’échange thermique de l’échangeur interne. [44] La divulgation concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode chauffage habitacle, dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide où il absorbe de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression,
- le fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en :
-- un premier débit circulant dans la boucle primaire et
-- un deuxième débit circulant dans la deuxième branche de dérivation, le deuxième débit circulant dans le sixième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le premier débit se divisant en un troisième débit circulant dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, et un quatrième débit circulant successivement dans le quatrième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, et dans le cinquième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, le troisième débit et le quatrième débit se rejoignant puis rejoignant le deuxième débit,
- le liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et circule dans le septième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur.
[45] Ce mode de fonctionnement permet de chauffer l’air intérieur à l’habitacle, en absorbant de la chaleur des différents éléments de la chaine de traction électrique du véhicule, ainsi que du flux d’air extérieur Fe. Comme le fluide caloporteur diélectrique reste peu visqueux à basse température, la pompe de circulation consomme peu d'énergie et l'efficacité thermique est améliorée à basse température ambiante.
[46] La divulgation se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit auparavant, dans un mode de refroidissement de la chaine de traction, dans lequel : - le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide où il absorbe de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression,
- le fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en un premier débit circulant dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, et un deuxième débit circulant successivement dans le quatrième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur et dans le cinquième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, le deuxième débit rejoignant le premier débit,
- le liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et circule dans le huitième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur.
[47] Ce mode de fonctionnement permet de refroidir le premier élément, le deuxième élément et le troisième élément de la chaine de traction électrique du véhicule. La chaleur cédée par le réfrigérant au liquide caloporteur est dissipée dans le flux d’air extérieur.
[48] La divulgation se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode de refroidissement de la chaine de traction et de l’habitacle, dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, se divise en :
-- un premier débit de fluide réfrigérant circulant dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide où il absorbe de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique,
-- un deuxième débit de fluide réfrigérant circulant dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le neuvième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, le premier débit de fluide réfrigérant et le deuxième débit de fluide réfrigérant se rejoignant avant de retourner au dispositif de compression, - le fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en un premier débit circulant dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, et un deuxième débit circulant successivement dans le quatrième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur et dans le cinquième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, le deuxième débit rejoignant le premier débit,
- le liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et circule dans le huitième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur.
[49] Ce mode de fonctionnement permet de refroidir le premier élément, le deuxième élément et le troisième élément de la chaine de traction électrique du véhicule. La chaleur cédée par le réfrigérant au liquide caloporteur est dissipée dans le flux d’air extérieur.
Brève description des dessins
[50] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
[51] [Fig. 1 ] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un mode de réalisation de l’invention,
[52] [Fig. 2] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante du mode de réalisation de la figure 1 ,
[53] [Fig. 3] représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 2 selon un premier mode de fonctionnement, dit mode de chauffage habitacle,
[54] [Fig. 4] représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 2 selon un deuxième mode de fonctionnement, dit mode de refroidissement de la chaine de traction,
[55] [Fig. 5] représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 2 selon un troisième mode de fonctionnement, dit mode de refroidissement de la chaine de traction et de l’habitacle.
Description des modes de réalisation [56] Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre. On peut ainsi interchanger les dénominations ‘premier’, ’deuxième’, ‘troisième’, etc... De même, les termes primaire/secondaire servent à indexer et n’impliquent pas de priorité d’un élément par rapport à l’autre.
[57] 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. Dans le cas du circuit de fluide réfrigérant, le terme « un premier élément est en amont d’un deuxième élément >> signifie que le fluide réfrigérant parcourt successivement le premier élément, puis le deuxième élément, sans passer par le dispositif de compression. Autrement dit, le fluide réfrigérant sort du dispositif de compression, traverse éventuellement un ou plusieurs éléments, puis traverse le premier élément, puis le deuxième élément, puis regagne le dispositif de compression, éventuellement après avoir traversé d’autres éléments.
[58] L’expression « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément >> signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément passe par le deuxième élément.
[59] Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.
[60] Chacun des dispositifs de détente employés peut être un détendeur électronique, un détendeur thermostatique, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, un contrôleur électronique pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant.
[61] Le système de conditionnement thermique 100 qui va être décrit peut équiper un véhicule automobile. Une unité électronique de contrôle, non représentée, reçoit des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant. L’unité électronique de contrôle reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues. Un dispositif de compression 15 permet de faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit fermé de circulation de fluide réfrigérant. Le dispositif de compression 15 peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le dispositif de compression 15 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 15a du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie 15b du dispositif de compression 15. Les pièces mobiles internes du compresseur 15 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 15a à une haute pression côté sortie 15b. Après détente dans un ou plusieurs organes de détente, le fluide réfrigérant revient à l’entrée 15a du compresseur 15 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.
[62] Chaque point de raccordement permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur le degré d’ouverture des dispositifs de détente disposés sur chacune des branches raccordées à ce point. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement. [63] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 1 1 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants pourraient être employés, comme par exemple le R134a, ou encore le R290.
[64] Chaque point de connexion du circuit de liquide caloporteur permet au liquide caloporteur de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit de liquide caloporteur se rejoignant en ce point de connexion. Chaque point de raccordement du circuit de liquide caloporteur est un moyen de redirection du liquide caloporteur arrivant à ce point de connexion. De la même manière, chaque point de connexion du circuit de fluide caloporteur diélectrique permet au fluide caloporteur diélectrique de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant en ce point de connexion. Chaque point de raccordement du circuit de fluide caloporteur diélectrique est un moyen de redirection du fluide caloporteur diélectrique arrivant à ce point de connexion
[65] On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et climatisation, souvent désignée par le terme Anglais « HVAC >> signifiant « Heating, Ventilating and Air Conditioning >>. Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures. Un groupe moto-ventilateur, non représenté, peut être activé afin d’augmenter au besoin le débit du flux d’air intérieur Fi. On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air reste à l’extérieur du véhicule. Un autre groupe moto-ventilateur, non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe.
[66] On a représenté sur la figure 1 un premier mode de réalisation d’un système de conditionnement thermique 100 pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant :
- un circuit de fluide réfrigérant 1 1 comportant une boucle principale 1 1 A de circulation comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide réfrigérant:
-- un dispositif de compression 15,
-- un premier échangeur bifluide 1 , agencé conjointement sur la boucle principale 1 1 A de fluide réfrigérant et sur un circuit 13 de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, -- un premier détendeur 31 ,
-- un deuxième échangeur bifluide 2,
— un circuit de fluide caloporteur diélectrique 12, comportant :
-- une boucle primaire 12A de circulation, comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide caloporteur diélectrique :
— le deuxième échangeur bifluide 2, agencé conjointement sur la boucle principale 1 1 A de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire 12A de fluide caloporteur diélectrique de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique,
— un troisième échangeur de chaleur 3 configuré pour être couplé thermiquement à un premier élément 41 d’une chaine de traction électrique du véhicule,
-- une première branche de dérivation 12B reliée à la boucle primaire 12A en parallèle du troisième échangeur de chaleur 3, la première branche de dérivation 12B comportant un quatrième échangeur de chaleur 4 configuré pour être couplé thermiquement à un deuxième élément 42 de la chaine de traction électrique du véhicule et un cinquième échangeur de chaleur 5 configuré pour être couplé thermiquement à un troisième élément 43 de la chaine de traction électrique du véhicule,
-- une deuxième branche de dérivation 12C reliée à la boucle primaire 12A en parallèle du deuxième échangeur bifluide 2, la deuxième branche de dérivation 12C comportant un sixième échangeur de chaleur 6 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à un habitacle du véhicule.
[67] Cette architecture permet d’assurer une puissance de refroidissement élevée des différents éléments de la chaine de traction du véhicule en utilisant seulement deux échangeurs bifluides. L’intégration du système de conditionnement thermique est ainsi facilitée.
[68] Le premier élément 41 de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une batterie de stockage d’énergie électrique. La batterie peut fournir l’énergie nécessaire à un moteur électrique de traction du véhicule. Le troisième échangeur de chaleur 3 peut être formé par la batterie de stockage d’énergie électrique. Autrement dit, les cellules de la batterie sont en contact direct avec le fluide caloporteur diélectrique. Le fluide caloporteur diélectrique réalise ainsi un échange thermique avec les éléments de la batterie à refroidir.
[69] Le deuxième élément 42 de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une unité électronique de commande d’un moteur électrique de traction. Le quatrième échangeur de chaleur 4 peut être formé par l’unité électronique de commande du moteur électrique, c’est-à-dire que les éléments électroniques dissipant de la chaleur sont directement au contact avec le fluide caloporteur diélectrique. Le fluide caloporteur diélectrique circule à l’intérieur du carter de l’unité électronique de commande du moteur électrique.
[70] Le troisième élément 43 de la chaine de traction électrique du véhicule peut être un moteur électrique de traction du véhicule. Le cinquième échangeur de chaleur 5 peut être formé par le moteur électrique, c’est-à-dire que les composants du moteur dissipant de la chaleur sont directement en contact avec le fluide caloporteur diélectrique.
[71] Le fluide caloporteur diélectrique est électriquement isolant. Le fluide diélectrique peut ainsi être en contact direct avec des éléments sous tension. Le fluide caloporteur diélectrique peut être diphasique, c’est-à-dire comprendre un mélange de liquide et de vapeur.
[72] Le premier échangeur bifluide 1 permet de condenser au moins en partie le fluide réfrigérant à haute température et haute pression en sortie du dispositif de compression 15. Le deuxième échangeur bifluide 2 peut permettre d’évaporer au moins en partie le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du premier dispositif de détente 31 .
[73] Le circuit de fluide réfrigérant 1 1 forme un circuit fermé configuré pour faire circuler un débit de fluide réfrigérant. Le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 forme un circuit fermé configuré pour faire circuler un débit de fluide caloporteur diélectrique. Le circuit de liquide caloporteur 13 forme un circuit fermé configuré pour faire circuler un débit de liquide caloporteur. Dans son état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut provoquant une fuite, chacun des circuits est étanche. Le circuit de fluide réfrigérant 1 1 , le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 et le circuit de liquide caloporteur 13 sont disjoints. Autrement dit, le fluide réfrigérant, le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur ne peuvent pas se mélanger lorsque le système de conditionnement thermique est dans un état nominal de fonctionnement.
[74] Le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur peuvent réaliser un échange thermique au niveau du premier échangeur bifluide 1. Le liquide caloporteur circulant dans une partie du premier échangeur bifluide 1 est par exemple un mélange d’eau et de glycol. Le premier échangeur bifluide 1 comprend une première section d’échange thermique 1 a parcourue par le fluide réfrigérant et une deuxième section d’échange thermique 1 b parcourue par le liquide caloporteur. Un échange thermique est réalisé entre la première section d’échange thermique 1 a et la deuxième section d’échange thermique 1 b du premier échangeur bifluide 1 .
[75] De la même manière, le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique peuvent réaliser un échange thermique au niveau du deuxième échangeur bifluide 2. Le deuxième échangeur bifluide 2 comprend une première section d’échange thermique 2a parcourue par le fluide réfrigérant et une deuxième section d’échange thermique 2b parcourue par le fluide caloporteur diélectrique. Un échange thermique est réalisé entre la première section d’échange thermique 2a et la deuxième section d’échange thermique 2b du deuxième échangeur bifluide 2.
[76] Chaque échangeur bifluide 1 , 2 permet de réaliser un échange de chaleur entre deux fluides circulant chacun dans un circuit fermé. Le premier échangeur bifluide 1 est distinct du deuxième échangeur bifluide 2. Autrement dit, le premier échangeur bifluide 1 et le deuxième échangeur bifluide 2 n’ont pas de portion en commun.
[77] Le circuit de liquide caloporteur 13 comporte une boucle primaire 13A de circulation comprenant successivement selon un sens de circulation du liquide caloporteur :
- le premier échangeur bifluide 1 , agencé conjointement sur la boucle principale 11 A de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire 13A de circulation du liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
- un septième échangeur de chaleur 7 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à l’habitacle du véhicule. [78] La chaleur transférée du fluide réfrigérant au liquide caloporteur au niveau du premier échangeur bifluide 1 peut ainsi être dissipée dans le flux d’air intérieur Fi et ainsi chauffer l’habitacle. De plus, la chaleur récupérée du flux extérieur Fe par le fluide caloporteur diélectrique, au niveau du sixième échangeur 6, peut ainsi être transférée au flux d’air intérieur Fi à l’habitacle, ce qui permet aussi de chauffer l’habitacle. Cette récupération d’énergie peut être réalisée même à des températures ambiantes très négatives, car le fluide caloporteur diélectrique présente généralement une faible viscosité. Le système de conditionnement thermique peut ainsi assurer un chauffage de l’habitacle même par faible température ambiante.
[79] Le circuit de liquide caloporteur 13 comporte une branche de dérivation 13B reliée à la boucle primaire 13A en parallèle du premier échangeur bifluide 1 , la branche de dérivation 13B comportant un huitième échangeur de chaleur 8 configuré pour échangeur de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule. Cette branche de dérivation 13B et l’échangeur de chaleur 8 associé permettent de dissiper dans le flux d’air extérieur Fe la chaleur de condensation du fluide réfrigérant, par exemple lorsqu’un refroidissement d’un ou plusieurs éléments de la chaine de traction du véhicule est souhaité.
[80] La branche de dérivation 13B du circuit de liquide caloporteur 13 relie un premier point de connexion 71 disposé sur la boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 entre une première entrée/sortie du premier échangeur bifluide 1 et une première entrée/sortie du huitième échangeur de chaleur 8 à un deuxième point de connexion 72 disposé sur la boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 entre une deuxième entrée/sortie du huitième échangeur de chaleur 8 et une deuxième entrée/sortie du premier échangeur bifluide 1 .
[81] Le circuit de fluide réfrigérant 1 1 comporte une branche de dérivation 11 B disposée en parallèle du premier dispositif de détente 31 et du deuxième échangeur bifluide 2, la branche de dérivation 1 1 B comprenant successivement un deuxième dispositif de détente 32 et un neuvième échangeur de chaleur 9 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à l’habitacle du véhicule. Cette branche de dérivation 1 1 B et l’échangeur de chaleur 9 associé permettent de refroidir l’habitacle du véhicule en évaporant du liquide réfrigérant à basse pression. [82] La branche de dérivation 1 1 B du circuit de fluide réfrigérant 1 1 relie un premier point de raccordement 51 disposé sur la boucle principale 1 1 A en aval du premier échangeur bifluide 1 et en amont du deuxième échangeur bifluide 2 à un deuxième point de raccordement 52 disposé sur la boucle principale 1 1 A en aval du deuxième échangeur bifluide 2 et en amont du dispositif de compression 15. La branche de dérivation 1 1 B comporte un deuxième dispositif de détente 32 disposé en amont d’un neuvième échangeur de chaleur 9.
[83] La première branche de dérivation 12B du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 relie un premier point de connexion 61 disposé sur la boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 entre une première entrée/sortie de fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide 2 et une première entrée/sortie 3a du troisième échangeur de chaleur 3 à un deuxième point de connexion 62 disposé sur la boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 entre une deuxième entrée/sortie 3b du troisième échangeur de chaleur 3 et une deuxième entrée/sortie de fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide 2.
[84] La deuxième branche de dérivation 12C du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 relie un troisième point de connexion 63 disposé sur la boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 entre le deuxième échangeur bifluide 2 et le premier point de connexion 61 à un quatrième point de connexion 64 disposé sur la boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 entre le deuxième point de connexion 62 et le deuxième échangeur bifluide 2.
[85] Plus précisément, le troisième point de connexion 63 est disposé sur la boucle primaire 12A entre la première entrée/sortie de fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide 2 et le premier point de connexion 61. Le quatrième point de connexion 64 est disposé sur la boucle primaire 12A entre le deuxième point de connexion 62 et la deuxième entrée/sortie de fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide 2.
[86] Le sixième échangeur de chaleur 6 est disposé en amont du huitième échangeur de chaleur 8 selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur Fe. Le neuvième échangeur de chaleur 9 est disposé en amont du septième échangeur de chaleur 7 selon un sens d’écoulement du flux d’air intérieur Fi.
[87] La boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comprend une première pompe 21 de circulation. La première pompe 21 de circulation est configurée pour faire circuler le fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide 2 vers le troisième échangeur de chaleur 3. La première pompe 21 de circulation est disposée entre le quatrième point de connexion 64 du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 et le deuxième échangeur bifluide 2.
[88] Selon un mode de fonctionnement, le fluide caloporteur diélectrique en sortie de la première pompe 21 de circulation circule successivement dans l’échangeur bifluide 2, se divise en un débit qui circule dans le troisième échangeur de chaleur 3 et un débit complémentaire qui circule successivement dans le quatrième échangeur de chaleur 4 et le cinquième échangeur de chaleur 5, les deux débits se rejoignant avant de regagner l’entrée de la première pompe 21 de circulation.
[89] Selon un mode de fonctionnement, le fluide caloporteur diélectrique en sortie de la première pompe 21 de circulation circule successivement dans l’échangeur bifluide 2, se divise en un débit qui circule vers le troisième échangeur de chaleur 3 ainsi que vers le quatrième échangeur de chaleur 4 et le cinquième échangeur de chaleur 5, et un débit complémentaire qui circule dans la deuxième branche de dérivation 12C vers le sixième échangeur de chaleur 6, les deux débits se rejoignant avant de regagner l’entrée de la première pompe 21 de circulation.
[90] La boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 comprend une deuxième pompe 22 de circulation. La deuxième pompe 22 de circulation est configurée pour faire circuler le liquide caloporteur du premier échangeur bifluide 1 vers le septième échangeur de chaleur 7. La deuxième pompe 22 de circulation est ici disposée entre le deuxième point de connexion 72 du circuit de liquide caloporteur 13 et le premier échangeur bifluide 1 .
[91] Selon l’exemple représenté, la boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comprend une troisième pompe 23 de circulation configurée pour faire passer le fluide caloporteur diélectrique du troisième échangeur de chaleur 3 au sixième échangeur de chaleur 6 sans passer par le deuxième échangeur bifluide 2. La troisième pompe 23 de circulation est disposée entre le quatrième point de connexion 64 du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 et le deuxième point de connexion 62 du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12.
[92] La figure 2 représente une variante du système de conditionnement thermique 100 comportant un échangeur de chaleur interne. La boucle principale 1 1 A de fluide réfrigérant comprend un échangeur de chaleur interne 10 comportant une première section d’échange thermique 10a disposée en aval du premier échangeur bifluide 1 et en amont du deuxième échangeur bifluide 2 et une deuxième section d’échange thermique 10b disposée en aval du deuxième échangeur bifluide 2 et en amont du dispositif de compression 15, l’échangeur de chaleur interne 10 étant configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 10a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 10b.
[93] Selon cette variante du système de conditionnement thermique 100, la boucle primaire 13A de liquide caloporteur comprend un dispositif de chauffage électrique 16 configuré pour sélectivement chauffer le liquide caloporteur. Le dispositif de chauffage électrique 16 peut être activé sélectivement par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique. Le dispositif de chauffage électrique 16 permet ainsi d’accélérer la montée en température du liquide caloporteur.
[94] Selon l’exemple de réalisation illustré sur les figures 2 à 5, le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comporte une première vanne trois-voies 26 disposée conjointement sur la boucle primaire 12A et sur la première branche de dérivation 12B. Un composant unique permet ainsi de régler le débit respectif dans deux parties différentes du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12, à savoir la boucle primaire 12A comportant le troisième échangeur de chaleur 3 et la première branche de dérivation 12B comportant le quatrième échangeur de chaleur 4 et le cinquième échangeur de chaleur 5.
[95] La première vanne trois-voies 26 est par exemple une vanne proportionnelle. La première vanne trois-voies 26 est ainsi configurée pour permettre une répartition continue du débit qui entre par une première entrée/sortie en un débit sortant par une deuxième entrée/sortie et un débit sortant par une troisième entrée/sortie. Le débit de sortie de la deuxième entrée/sortie peut varier de manière continue entre un débit nul et un débit égal au débit entrant par la première entrée/sortie. Le débit de sortie de la troisième entrée/sortie est égal au débit d’entrant par la première entrée/sortie moins le débit sortant par la deuxième entrée/sortie.
[96] Le premier point de connexion 61 du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 fait partie de la première vanne trois-voies 26. Deux des trois entrées/sorties de la première vanne trois-voies 26 font partie de la boucle primaire 12A et la dernière entrée/sortie fait partie de la première branche de dérivation 12B.
[97] Le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comporte ici une deuxième vanne trois-voies 27 disposée conjointement sur la boucle primaire 12A et sur la deuxième branche de dérivation 12C. La deuxième vanne trois-voies 27 est de préférence une vanne proportionnelle. Une vanne unique permet ainsi de régler le débit respectif dans deux parties différentes du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12, à savoir la boucle primaire 12A et la deuxième branche de dérivation 12C. Le troisième point de connexion 63 du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 fait partie de la deuxième vanne trois-voies 27.
[98] Le circuit de liquide caloporteur 13 comporte une troisième vanne trois-voies 28 disposée conjointement sur la boucle primaire 13A et sur la branche de dérivation 13B. Une vanne unique permet ainsi de régler le débit respectif dans deux parties différentes du circuit de liquide caloporteur 13, à savoir la boucle primaire 13A et la branche de dérivation 13B. La troisième vanne trois-voies 28 est de préférence une vanne proportionnelle. Le premier point de connexion 71 du circuit de fluide caloporteur 13 fait partie de la troisième vanne trois-voies 28.
[99] Selon des variantes non représentées, le circuit de liquide caloporteur 13 peut comporter des vannes deux-voies à la place de la troisième vanne trois-voies 28. De même, le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 peut comporter des vannes deux-voies à la place de la première vanne trois-voies 26 et de la deuxième vanne trois-voies 27. Selon une autre variante, le huitième échangeur de chaleur 8 est disposé en amont du sixième échangeur de chaleur 6 selon le sens d’écoulement du flux d’air extérieur Fe. Le huitième échangeur de chaleur 8 peut alors être utilisé comme un masque chaud pour le dégivrage, notamment par l’utilisation du dispositif de chauffage électrique 16 pour chauffer le liquide caloporteur.
[100] La boucle principale 1 1 A du circuit de fluide réfrigérant 1 1 comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 17 disposé en aval du deuxième échangeur bifluide 2 et en amont du dispositif de compression 15.
[101] Lorsque le système de conditionnement thermique comporte un échangeur de chaleur interne, le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 17 est disposé en amont de la deuxième section d’échange thermique 10b de l’échangeur interne 10. Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 17 est ainsi disposé en aval du deuxième point de raccordement 52 et en amont de la deuxième section d’échange thermique 10b de l’échangeur interne 10.
[102] La figure 3 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, dans un mode chauffage habitacle. Dans ce mode de fonctionnement :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 15 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide 1 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente 31 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il absorbe de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression 15.
- le fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en :
-- un premier débit Q1 circulant dans la boucle primaire 12A et
-- un deuxième débit Q2 circulant dans la deuxième branche de dérivation 12C, le deuxième débit Q2 circulant dans le sixième échangeur de chaleur 6 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le premier débit Q1 se divise en un troisième débit Q3 circulant dans le troisième échangeur de chaleur 3 où il absorbe de la chaleur, et un quatrième débit Q4 circulant successivement dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il absorbe de la chaleur, et dans le cinquième échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur, le troisième débit Q3 et le quatrième débit Q4 se rejoignent puis rejoignent le deuxième débit Q2.
- le liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide 1 où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et circule dans le septième échangeur de chaleur 7 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi.
[103] Sur la figure 3 ainsi que sur les figures 4 et 5, les portions de circuit parcourues par un fluide sont représentées en traits continus épais, et les portions de circuit qui ne sont pas parcourues par un fluide sont représentées en traits fins pointillés.
[104] Dans ce mode de fonctionnement, un débit de fluide réfrigérant à haute température et haute pression se condense dans le premier échangeur bifluide 1 . La chaleur de condensation est ainsi transférée au liquide caloporteur. Le liquide caloporteur circule dans le septième échangeur de chaleur 7. Le flux d’air intérieur Fi à l’habitacle est ainsi chauffé. Le fluide réfrigérant condensé est détendu dans le premier détendeur 31 et évaporé dans le deuxième échangeur bifluide 2, puis traverse le dispositif d’accumulation 17 et regagne l’entrée 15a du compresseur 15. La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant est prélevée sur le fluide caloporteur diélectrique. Une partie du fluide caloporteur diélectrique, c’est-à-dire le troisième débit Q3, reçoit au niveau du troisième échangeur 3 la chaleur dégagée par le fonctionnement de la batterie. De même, une partie du fluide caloporteur diélectrique, c’est-à-dire le quatrième débit Q4, reçoit au niveau du quatrième échangeur 4 la chaleur dégagée par l’unité électronique de commande 42, et reçoit aussi au niveau du cinquième échangeur 5 la chaleur dégagée par le moteur électrique 43. Le deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique Q2 reçoit au niveau du sixième échangeur 6 de la chaleur du flux d’air extérieur Fe. Le contrôle du débit total Q de fluide caloporteur diélectrique ainsi que la répartition du débit total Q entre le premier débit Q1 et le deuxième débit Q2 permet de contrôler la quantité de chaleur récupérée des différents organes de la chaine de traction et la quantité de chaleur extraite de l’air extérieur. Cette répartition est contrôlée par la première vanne trois-voies 26. Le débit est contrôlé par les pompes de circulation. Ce mode de fonctionnement offre une bonne efficacité même à des températures inférieures à 0°C en raison de la faible viscosité du fluide caloporteur diélectrique.
[105] La figure 4 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit auparavant, dans un mode de refroidissement de la chaine de traction.
Dans ce mode de fonctionnement :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 15 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide 1 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente 31 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il absorbe de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression 15.
- le fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en un premier débit Q1 ’ circulant dans le troisième échangeur de chaleur 3 où il absorbe de la chaleur, et un deuxième débit Q2’ circulant successivement dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il absorbe de la chaleur et dans le cinquième échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur, le deuxième débit Q2’ rejoignant le premier débit Q1 ’.
- le liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide 1 où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et circule dans le huitième échangeur de chaleur 8 où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe.
[106] Dans ce mode de fonctionnement, un débit de fluide réfrigérant à haute température et haute pression se condense dans le premier échangeur bifluide 1 . La chaleur de condensation est ainsi transférée au liquide caloporteur. Le liquide caloporteur circule dans le huitième échangeur de chaleur 8 et dissipe cette chaleur dans le flux d’air extérieur Fe. Le fluide réfrigérant condensé est détendu dans le premier détendeur 31 et évaporé dans le deuxième échangeur bifluide 2, puis traverse le dispositif d’accumulation 17 et regagne l’entrée 15a du compresseur 15. La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant est prélevée sur le fluide caloporteur diélectrique, qui est ainsi refroidi. Une partie du fluide caloporteur diélectrique, c’est-à-dire le premier débit Q1 ’, absorbe au niveau du troisième échangeur 3 de la chaleur de la batterie, ce qui permet de refroidir cette batterie. De même, une partie du fluide caloporteur diélectrique, c’est-à-dire le deuxième débit Q2’, absorbe au niveau du quatrième échangeur 4 de la chaleur de l’unité électronique de commande 42, et absorbe également au niveau du cinquième échangeur 5 de la chaleur du moteur électrique 43. Le premier débit Q1 ’ de fluide caloporteur diélectrique, circulant dans la boucle primaire 12A, et le deuxième débit Q2’, circulant dans la branche de dérivation 12B, se rejoignent au deuxième point de connexion 62. En aval du deuxième point de connexion 62, le débit total Q’ de fluide caloporteur diélectrique traverse successivement la troisième pompe 23 et la deuxième pompe 21 .
[107] L’ unité électronique de commande 42 et le moteur électrique 43 sont ainsi refroidis. Le contrôle du débit total Q’ de fluide caloporteur diélectrique ainsi que le contrôle de la répartition entre le premier débit Q1 ’ et le deuxième débit Q2’ permet d’ajuster la quantité de chaleur prélevée aux différents organes de la chaine de traction, et ainsi le refroidissement de ces organes. La répartition entre le premier débit Q1 ’ et le deuxième débit Q2’ est réalisé par la deuxième vanne trois-voies 27. Le contrôle du débit total est fait par les pompes de circulation 21 et 23. La première vanne trois-voies 26 empêche la circulation de fluide caloporteur diélectrique dans la deuxième branche de dérivation 12C. La troisième vanne trois-voies 28 empêche la circulation de liquide caloporteur dans la portion de boucle primaire 13A comportant le septième échangeur de chaleur 7. Le deuxième dispositif de détente 32 est en position fermée, de sorte que tout le débit de fluide réfrigérant circule dans la boucle principale 1 1 A, et le neuvième échangeur de chaleur 9 n’est pas parcouru par le fluide réfrigérant.
[108] La figure 5 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, dans un mode de refroidissement de la chaine de traction et de l’habitacle. Dans ce mode de fonctionnement :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 15 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide 1 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, se divise en :
-- un premier débit QR1 ” de fluide réfrigérant circule dans le premier dispositif de détente 31 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il absorbe de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique,
-- un deuxième débit QR2” de fluide réfrigérant circule dans le deuxième dispositif de détente 32 où il passe à basse pression, dans le neuvième échangeur de chaleur 9 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, le premier débit QR1 ” de fluide réfrigérant et le deuxième débit QR2” de fluide réfrigérant se rejoignent avant de retourner au dispositif de compression 15.
- le fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en un premier débit Q1 ” circulant dans le troisième échangeur de chaleur 3 où il absorbe de la chaleur, et un deuxième débit Q2” circulant successivement dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il absorbe de la chaleur et dans le cinquième échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur, le deuxième débit Q2” rejoignant le premier débit Q1 ”.
- le liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide 1 où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et circule dans le huitième échangeur de chaleur 8 où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe.
[109] Ce mode de fonctionnement diffère du mode de fonctionnement précédent par le fait que le fluide réfrigérant circule en parallèle dans le deuxième échangeur bifluide 2 et dans le neuvième échangeur de chaleur 9. La répartition du débit total de fluide réfrigérant entre le premier débit QR1 ” et le deuxième débit QR2” est réalisé en contrôlant la position d’ouverture respective du premier détendeur 31 et du deuxième détendeur 32.
[110] De nombreux autres modes de fonctionnement, non illustrés, sont possibles. Par exemple, un mode de déshumidification de l’air de l’habitacle est possible en faisant circuler conjointement un débit de fluide réfrigérant dans le neuvième échangeur 9 et un débit de liquide caloporteur dans le septième échangeur 7.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant :
- un circuit de fluide réfrigérant (1 1 ) comportant une boucle principale (1 1 A) de circulation comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide réfrigérant :
-- un dispositif de compression (15),
-- un premier échangeur bifluide (1 ), agencé conjointement sur la boucle principale (1 1 A) de fluide réfrigérant et sur un circuit de liquide caloporteur (13) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, -- un premier détendeur (31 ),
-- un deuxième échangeur bifluide (2),
- un circuit de fluide caloporteur diélectrique (12), comportant :
-- une boucle primaire (12A) de circulation, comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide caloporteur diélectrique :
— le deuxième échangeur bifluide (2), agencé conjointement sur la boucle principale (11 A) de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire (12A) de fluide caloporteur diélectrique de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique,
— un troisième échangeur de chaleur (3) configuré pour être couplé thermiquement à un premier élément (41 ) d’une chaine de traction électrique du véhicule,
-- une première branche de dérivation (12B) reliée à la boucle primaire (12A) en parallèle du troisième échangeur de chaleur (3), la première branche de dérivation (12B) comportant un quatrième échangeur de chaleur (4) configuré pour être couplé thermiquement à un deuxième élément (42) de la chaine de traction électrique du véhicule et un cinquième échangeur de chaleur (5) configuré pour être couplé thermiquement à un troisième élément (43) de la chaine de traction électrique du véhicule,
-- une deuxième branche de dérivation (12C) reliée à la boucle primaire (12A) en parallèle du deuxième échangeur bifluide (2), la deuxième branche de dérivation (12C) comportant un sixième échangeur de chaleur (6) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à un habitacle du véhicule.
[Revendication 2] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 , dans lequel le circuit de liquide caloporteur (13) comporte une boucle primaire (13A) de circulation comprenant successivement selon un sens de circulation du liquide caloporteur :
- le premier échangeur bifluide (1 ), agencé conjointement sur la boucle principale (1 1 A) de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire (13A) de circulation du liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
- un septième échangeur de chaleur (7) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à l’habitacle du véhicule.
[Revendication 3] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit de liquide caloporteur (13) comporte une branche de dérivation (13B) reliée à la boucle primaire (13A) en parallèle du premier échangeur bifluide (1 ), la branche de dérivation (13B) comportant un huitième échangeur de chaleur (8) configuré pour échangeur de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule.
[Revendication 4] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (11 ) comporte une branche de dérivation (11 B) disposée en parallèle du premier dispositif de détente (31 ) et du deuxième échangeur bifluide (2), la branche de dérivation (1 1 B) comprenant successivement un deuxième dispositif de détente (32) et un neuvième échangeur de chaleur (9) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à l’habitacle du véhicule.
[Revendication 5] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la boucle primaire (12A) du circuit de fluide caloporteur diélectrique (12) comprend une première pompe (21 ) de circulation.
[Revendication 6] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, dans lequel la boucle primaire (13A) du circuit de liquide caloporteur (13) comprend une deuxième pompe (22) de circulation.
[Revendication 7] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la boucle primaire (12A) du circuit de fluide caloporteur diélectrique (12) comprend une troisième pompe (23) de circulation configurée pour faire passer le fluide caloporteur diélectrique du troisième échangeur de chaleur (3) au sixième échangeur de chaleur (6) sans passer par le deuxième échangeur bifluide (2).
[Revendication 8] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la boucle principale (11 A) de fluide réfrigérant comprend un échangeur de chaleur interne (10) comportant une première section d’échange thermique (10a) disposée en aval du premier échangeur bifluide (1 ) et en amont du deuxième échangeur bifluide (2) et une deuxième section d’échange thermique (10b) disposée en aval du deuxième échangeur bifluide (2) et en amont du dispositif de compression (15), l’échangeur de chaleur interne (10) étant configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique (10a) et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique (10b).
[Revendication 9] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 3 à 8, dans lequel le circuit de fluide caloporteur diélectrique (12) comporte une première vanne trois-voies (26) disposée conjointement sur la boucle primaire (12A) et sur la première branche de dérivation (12B), une deuxième vanne trois voies (27) disposée conjointement sur la boucle primaire (12A) et sur la deuxième branche de dérivation (12C), et dans lequel le circuit de liquide caloporteur (13) comporte une troisième vanne trois-voies (28) disposée conjointement sur la boucle primaire (13A) et sur la branche de dérivation (13B).
[Revendication 10] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 9 en combinaison avec les revendications 5 et 6, dans un mode de chauffage habitacle, dans lequel : - le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (15) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide (1 ) où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente (31 ) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide (2) où il absorbe de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression (15),
- le fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide (2) où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en : -- un premier débit (Q1 ) circulant dans la boucle primaire (12A) et
-- un deuxième débit (Q2) circulant dans la deuxième branche de dérivation (12C), le deuxième débit circulant dans le sixième échangeur de chaleur (6) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), le premier débit (Q1 ) se divisant en un troisième débit (Q3) circulant dans le troisième échangeur de chaleur (3) où il absorbe de la chaleur, et un quatrième débit
(Q4) circulant successivement dans le quatrième échangeur de chaleur (4) où il absorbe de la chaleur, et dans le cinquième échangeur de chaleur (5) où il absorbe de la chaleur, le troisième débit (Q3) et le quatrième débit (Q4) se rejoignant puis rejoignant le deuxième débit (Q2),
- le liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide (1 ) où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et circule dans le septième échangeur de chaleur (7) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi).
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