EP4601894A1 - Dispositif de gestion thermique d'un vehicule automobile electrique ou hybride comprenant un circuit de fluide refrigerant - Google Patents

Dispositif de gestion thermique d'un vehicule automobile electrique ou hybride comprenant un circuit de fluide refrigerant

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Publication number
EP4601894A1
EP4601894A1 EP23786284.2A EP23786284A EP4601894A1 EP 4601894 A1 EP4601894 A1 EP 4601894A1 EP 23786284 A EP23786284 A EP 23786284A EP 4601894 A1 EP4601894 A1 EP 4601894A1
Authority
EP
European Patent Office
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refrigerant fluid
heat exchanger
main loop
condenser
thermal management
Prior art date
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Pending
Application number
EP23786284.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mohamed Yahia
Stefan Karl
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4601894A1 publication Critical patent/EP4601894A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3229—Cooling devices using compression characterised by constructional features, e.g. housings, mountings, conversion systems
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    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
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    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow

Definitions

  • the invention relates to the field of electric or hybrid motor vehicles and more particularly to a thermal management device within such a vehicle.
  • One of the aims of the present invention is therefore to at least partially remedy the drawbacks of the prior art and to propose an improved thermal management device.
  • the invention therefore relates to a thermal management device for an electric or hybrid motor vehicle, said thermal management device comprising a refrigerant fluid circuit inside which a refrigerant fluid is intended to circulate, the refrigerant fluid circuit comprising in the direction of circulation of the refrigerant fluid: a compressor, a condenser intended to absorb heat energy from the refrigerant fluid , a pre-expansion device arranged directly upstream of a reservoir bottle, a main expansion device, and an evaporator intended to transmit heat energy to the refrigerating fluid.
  • the thermal management device advantageously makes it possible to obtain a greater reduction in temperature upstream of the reservoir bottle and therefore a greater enthalpy energy delta allowing greater absorption of heat energy at the evaporator.
  • the condenser comprises an additional heat exchanger intended to be crossed by both the refrigerant fluid and an additional fluid, the pre-expansion device comprising a first pre-expansion device -expansion and where the thermal management device comprising in the direction of circulation of the refrigerant fluid a main loop comprising in the direction of the refrigerant fluid the compressor, the additional heat exchanger, the first pre-expansion device arranged directly upstream of the reservoir bottle, the main expansion device and the evaporator.
  • the main loop is a first main loop
  • the condenser further comprises a first condenser intended to allow the heating of an additional fluid and arranged on the first main loop in the direction of circulation of the refrigerant fluid between the compressor and the additional heat exchanger.
  • the pre-expansion device comprises a second pre-expansion device
  • the thermal management device comprises a first branch line connecting a first connection point, arranged on the first main loop downstream of the first condenser , at a second connection point, arranged on the first main loop between the first pre-expansion device and the reservoir bottle
  • the second pre-expansion device is arranged between the first condenser and the reservoir bottle.
  • the thermal management device further comprises: a fourth branch line connecting a seventh connection point, arranged on the first main loop downstream of the reservoir bottle, to an eighth point connection, arranged on the first main loop between the first pre-expansion device and the reservoir bottle, and a fifth branch line connecting a ninth connection point, arranged on the first main loop downstream of the additional heat exchanger , at a tenth connection point, located on the first main loop downstream of the evaporator.
  • the thermal management device further comprises a sixth branch line connecting an eleventh connection point, arranged on the first main loop downstream of the compressor, to a twelfth connection point, arranged on the first main loop upstream of the additional heat exchanger.
  • the thermal management device further comprises a third branch line connecting a fifth connection point, located on the first main loop downstream of the first condenser, to a sixth connection point, located on the first main loop. between the additional heat exchanger and the first pre-expansion device.
  • the main loop is a second main loop
  • the condenser further comprises a first condenser intended to transmit heat energy to an internal air flow
  • the management device thermal comprises in the direction of circulation of the refrigerant fluid a first branch connecting a first junction point, arranged on the second main loop downstream of the compressor, to a second junction point, arranged on the second main loop upstream of the first pre-expansion device, said first branch branch comprising the first condenser.
  • the thermal management device of the invention further comprises a second branch branch connecting a third junction point, arranged on the second main loop downstream of the first condenser, to a fourth junction point, arranged on the second main loop upstream of the additional heat exchanger, said second bypass pipe comprising a secondary expansion device.
  • Figure 1 is a schematic representation of a thermal management device according to a first general embodiment.
  • Figure 2 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a general mode of operation.
  • Figure 3 is a schematic representation of a thermal management device according to a second embodiment.
  • Figure 4 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 3 according to a first mode and a second mode of operation.
  • Figure 5 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 3 according to a third mode of operation.
  • Figure 6 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 3 according to a fourth mode of operation.
  • Figure 7 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 3 according to a fifth operating mode.
  • Figure 8 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 3 according to a sixth operating mode.
  • Figure 9 is a schematic representation of a thermal management device according to a third embodiment.
  • Figure 10 is a schematic representation of a thermal management device according to a fourth embodiment.
  • Figure 11 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 10 according to a seventh operating mode.
  • Figure 12 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 10 according to an eighth operating mode.
  • Figure 13 is a schematic representation of a thermal management device according to a fifth embodiment.
  • Figure 14A and Figure 14B represent two schematic representations of a thermal management device according to two variants of a sixth embodiment.
  • Figure 15 is a schematic representation of the thermal management device of Figures 14A, 14B according to a ninth operating mode.
  • Figure 16 is a schematic representation of the thermal management device of Figures 14A, 14B according to a tenth operating mode.
  • Figure 17 is a schematic representation of the thermal management device of Figures 14A, 14B according to an eleventh operating mode.
  • Figure 18 is a schematic representation of a thermal management device according to a seventh embodiment.
  • certain elements or parameters can be indexed, such as for example first element or second element as well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion, etc.
  • it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria that are close, but not identical.
  • This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion in relation to another and such denominations can easily be interchanged without departing from the scope of this description.
  • This indexing does not imply an order in time either, for example to assess this or that criterion.
  • placed upstream means that one element is placed before another with respect to the direction of circulation of a fluid.
  • placed downstream we mean that one element is placed after another in relation to the direction of circulation of the fluid.
  • FIG. 1 shows a thermal management device 1 of an electric or hybrid automobile vehicle according to a first embodiment.
  • This thermal management device 1 comprises a refrigerant fluid circuit A inside which a refrigerant fluid is intended to circulate.
  • This refrigerant fluid circuit comprises a first main loop A1 comprising, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a compressor 1, a condenser 2, 3 intended to absorb the heat energy of the refrigerant fluid, a pre-heating device -expansion 4, 5 arranged directly upstream of a reservoir bottle 6, a main expansion device 7, 8 and an evaporator 9, 10 intended to transmit heat energy to the refrigerant fluid.
  • condenser and evaporator we mean that the heat exchangers are defined by their function and their positioning in the first main loop A1 depending on the direction of circulation of the refrigerant fluid.
  • a condenser will be positioned, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, in a so-called high pressure portion of the refrigerant fluid circuit A, in order to absorb heat energy from the refrigerant fluid and transmit it to an annex fluid, for example a flow of air passing through it or another heat transfer fluid.
  • the refrigerant fluid is generally in the gas phase at high pressure at the condenser inlet and in the liquid phase or liquid-gas mixture always at high pressure at the condenser outlet.
  • An evaporator will be positioned, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, in a so-called low pressure portion of the refrigerant fluid circuit A, in order to absorb heat energy in an ancillary fluid, for example a flow of air the passing through or from another heat transfer fluid, and transmitting it to the refrigerant fluid.
  • the refrigerant fluid is generally in the liquid phase or liquid-gas mixture at low pressure, gas phase at the evaporator inlet and in the gas phase, always at low pressure, at the evaporator outlet.
  • the reservoir bottle 6 is installed between the condenser 2, 3 and the main expansion device 7, 8 to temporarily store the refrigerant fluid conveyed from the condenser 2, 3 to the evaporator 9, 10, so that a sufficient quantity of refrigerant is supplied to the evaporator 9, 10.
  • the reservoir bottle 6 can in particular make it possible to eliminate humidity and foreign substances contained in the refrigerant, and to supply the refrigerant in a completely liquid state to the regulator. The presence of such a reservoir bottle therefore makes it possible to improve the heat absorption efficiency at the level of the evaporator 9, 10.
  • the presence of a pre-expansion device 4, 5 directly upstream of the reservoir bottle 6 makes it possible to increase the subcooling before it enters the evaporator 9, 10 and therefore to obtain a delta of greater enthalpy energy between the inlet of the condenser 2, 3 and the outlet of the reservoir bottle 6.
  • the refrigerant fluid can recover more calories during its passage through the evaporator 9, 10.
  • the evaporator 10 can in particular be arranged at the level of the vehicle's batteries.
  • Figure 2 shows a general mode of operation of the thermal management device 1 of the invention shown in Figure 1.
  • the refrigerant fluid is first compressed at the compressor 1, it is then in a gaseous state known as high pressure and high temperature. Then the refrigerant fluid passes into the condenser 2, 3 at which it is condensed and suffers a loss of heat energy, and therefore of temperature, in favor of a first auxiliary flow (described in detail later). At the outlet of the condenser 2, 3, the refrigerant fluid is in a state of gas/liquid mixture at high pressure. The refrigerant fluid then passes through the pre-expansion device 4, 5 where it will undergo a first loss of pressure which causes the refrigerant fluid to pass at a so-called intermediate pressure.
  • This first loss of pressure makes it possible to cause a phase change into the gas phase of a portion of the liquid part of the refrigerant fluid within the reservoir bottle 6.
  • This phase change implies a withdrawal of a part of the energy calorific of the refrigerant fluid and therefore a drop in the enthalpy of the liquid phase.
  • the pressure loss is here less significant than at the level of the main expansion device 7, 8.
  • the refrigerant fluid then passes into the reservoir bottle 6 where it will be purified and where a phase separation is carried out so that the refrigerant fluid in outlet of the reservoir bottle 6 is in the liquid phase. At the outlet of the reservoir bottle 6, the subcooling of the refrigerant fluid is thus increased compared to that at the outlet of the condenser 2, 3.
  • the refrigerant then passes through a main expansion device 7, 8 at which it undergoes a second loss pressure and causes the refrigerant fluid to pass from so-called intermediate pressure to so-called low pressure.
  • the refrigerant fluid then passes into the evaporator 9, 10 at which it absorbs heat energy from a second auxiliary flow (described in detail later), which increases its enthalpy and causes it to pass into a gaseous state.
  • the refrigerant finally returns to compressor 1.
  • the first condenser 2 is intended to be crossed by an additional fluid and to transmit heat energy from the refrigerant fluid to this additional fluid.
  • the additional fluid intended to pass through the first condenser 2 is an internal air flow 100.
  • the first condenser 2 can then be for example a condenser called internal, arranged within a heating, ventilation and air conditioning device (also called by the English acronym HVAC).
  • the internal air flow 100 is sent into the passenger compartment of the vehicle.
  • the additional fluid with which the first condenser 2 can exchange heat energy can also be a heat transfer fluid circulating within an additional thermal management circuit (not shown).
  • the first condenser can thus be, for example, a double fluid heat exchanger. It is therefore entirely possible to imagine that, in the embodiments and modes of operation described below, the internal air flow 100 is replaced by a heat transfer fluid circulating within an additional thermal management circuit.
  • the first condenser 2 can be passing, that is to say it is not crossed by this ancillary fluid so that the refrigerant fluid passing through it does not or little heat exchange with this auxiliary fluid.
  • this ancillary fluid is an internal air flow 100
  • the arrival of the latter to the first condenser 2 can be cut off, for example by a shutter or the internal air flow 100 can bypass the first condenser 2.
  • this additional fluid is a heat transfer fluid of an additional thermal management circuit
  • the circulation of the fluid heat transfer within the first condenser 2 can be stopped, by stopping the additional thermal management circuit or by bypassing the first condenser 2.
  • the additional heat exchanger 3 is intended to be crossed by both the refrigerant fluid and an additional fluid.
  • the additional heat exchanger 3 can in particular be configured to transfer heat energy from the auxiliary fluid to the refrigerant fluid, thus heating the refrigerant fluid, it then plays the role of an evaporator.
  • the additional heat exchanger 3 can also be configured to transfer heat energy from the refrigerant fluid to the auxiliary fluid, thus cooling the refrigerant fluid, it then plays the role of a second condenser.
  • This additional fluid may in particular be of the same nature or distinct from the additional fluid passing through the first condenser 2.
  • the ancillary fluid intended to pass through the additional heat exchanger 3 is a first heat transfer fluid circulating within a first heat transfer fluid circuit B1 .
  • the additional heat exchanger 3 can thus be a dual fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant fluid circuit A and on a first heat transfer fluid circuit B1 in which a first heat transfer fluid circulates.
  • This first heat transfer fluid can be water or glycol water.
  • the first heat fluid circuit B1 may in particular comprise one or more circuits parallel to or joining at the level of the additional heat exchanger 3 and arranged at the level of the front face of the vehicle and/or at the level of the vehicle batteries and/or at the level of an electric motor and/or at the level of the power electronics.
  • the first heat transfer fluid circuit B1 may in particular also include at least one radiator placed on the front of the motor vehicle in order to evacuate heat energy with the external air.
  • the additional fluid with which the additional heat exchanger can exchange heat energy can also be an air flow passing through the latter. This variant is not shown in Figures 3 to 18. It is therefore entirely possible to imagine that, in the embodiments and operation described below, the first heat transfer fluid circulating within the first heat transfer fluid circuit B1, is replaced by a flow of air.
  • the thermal management device can comprise a first pre-expansion device 4 disposed between the additional heat exchanger 3 and the reservoir bottle 6 and a second expansion device 5 disposed between the first condenser 2 and the reservoir bottle 6, as described in detail below.
  • the pre-expansion device 4, 5 can be an expansion device with a variable opening diameter allowing the passage of the refrigerant fluid without loss of pressure when it is open to its maximum diameter.
  • the second pre-expansion device 5 does not impact the state of the fluid before its arrival at the heat exchanger additional 3.
  • An alternative not shown may also be that this pre-release device 4, 5 can be bypassed.
  • the refrigerant fluid circuit A can in particular be an air conditioning circuit where the evaporator 9, 10 comprises a first heat exchanger 9 intended to be crossed by the internal air flow 100.
  • the first heat exchanger 9 can be arranged within the heating, ventilation and air conditioning device 110, for example upstream of the first condenser 2 in the direction of the internal air flow 100.
  • the second fluid annex corresponds to the internal air flow 100.
  • Upstream of the first heat exchanger 9 is arranged a first main expansion device 7.
  • the refrigerant fluid circuit A can thus comprise a first main loop A1 comprising, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, the compressor 1, the first condenser 2, the additional heat exchanger 3, the first pre-expansion device 4, the reservoir bottle 6, the first main expansion device 7, and the first heat exchanger 9.
  • the first main loop A1 may include an exchanger internal heat 11 arranged jointly on a first portion 21 and a second portion 22 of the first main loop A1 in order to obtain an exchange of calories between these two portions.
  • the first portion 21 is placed between the reservoir bottle 6 and the main expansion device 7, 8, and the second portion 22 is placed between the evaporator 9, 10 and the compressor 1. This exchange of calories makes it possible to improve the coefficient of performance of the refrigerant circuit A.
  • the refrigerant fluid circuit A can also comprise a first branch line c1, shown in thin line, connecting a first connection point 31, arranged on the first main loop A1 in downstream of the first condenser 2, at a second connection point 32, arranged on the first main loop A1 between the first pre-expansion device 4 and the reservoir bottle 6.
  • This first diversion pipe c1 allows the refrigerant fluid A1 to bypass the additional heat exchanger 3 and to connect together the first condenser 2 and the reservoir bottle 6.
  • the second pre-expansion device 5 can be arranged at the level of the first main loop A1 upstream of the first connection point 31, as shown, or within the first branch pipe c1.
  • invertible we mean that the refrigerant fluid circuit A1 is capable of being able to cool the internal air flow 100 or heat it according to needs.
  • the internal air flow 100 is notably cooled via the first heat exchanger 9 in a cooling mode of the thermal management device of the invention.
  • the refrigerant circuit A1 may comprise a first device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the first main loop A1 to the first branch line c1 at the first connection point 31.
  • this first control device can in particular be a three-way valve 51 arranged at the first connection point 31.
  • the first control device may comprise two stop valves each disposed downstream of the first connection point 31 on the first main loop A1 and on the first diversion pipe c1, respectively.
  • the refrigerant circuit A1 may comprise a second device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the first branch line c1 to the first main loop A1 at the second connection point 32.
  • the second control device can be a non-return valve 62 placed on the first main loop A1 downstream of the first pre-expansion device 4, and more precisely between the second connection point 32 and the first pre-expansion device. -expansion 4.
  • This non-return valve 62 prevents the refrigerant fluid passing through the first diversion pipe c1 from being directed to the first pre-expansion device 4.
  • the second control device can be a stop valve.
  • the evaporator 9, 10 can comprise a second heat exchanger 10.
  • This second heat exchanger 10 can in particular allow thermal management and more particularly the cooling of the batteries of the electric or hybrid motor vehicle.
  • the second heat exchanger can also be arranged jointly on the refrigerant fluid circuit A and a second heat fluid circuit B2 within which a second heat transfer fluid is intended to circulate in order to to allow heat exchange between them.
  • the second heat fluid circuit B2 may in particular comprise one or more parallel circuits or joining at the level of the additional heat exchanger 3 and arranged at the level of the front face of the vehicle and/or at the level of the electric motor and/or at the level of the electric motor. level of power electronics.
  • the second heat exchanger 10 can be arranged on a second branch line c2 of the refrigerant fluid circuit A, shown in thin lines.
  • the second branch line c2 connects a third connection point 33, arranged on the first main loop A1 between the reservoir bottle 6 and the first expansion device main 7, to a fourth connection point 34, arranged on the first main loop A1 downstream of the first heat exchanger 9.
  • the second branch line c2 comprises, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a second main expansion device 8 arranged upstream of the second heat exchanger 10.
  • connection point 33 is arranged between the internal heat exchanger 11 and the first main expansion device 7, and the fourth connection point 34 is arranged between the first non-return valve 61 and the first heat exchanger 9.
  • the first main loop A1 may comprise a first non-return valve 61 disposed downstream of the first heat exchanger 9 and the second diversion pipe c2 may comprise a second non-return valve 63 disposed in downstream of the second heat exchanger 10.
  • the first non-return valve 61 is arranged upstream of the fourth connection point 34 and makes it possible to prevent the refrigerant fluid leaving the second heat exchanger 10 from rising back into the first exchanger 9.
  • the second non-return valve 63 can be arranged between the second heat exchanger 10 and the fourth connection point 34. This second non-return valve 63 makes it possible to prevent the refrigerant fluid leaving the first heat exchanger 9 does not join the second heat exchanger 10.
  • the portions of the refrigerant fluid circuit A1 in which the refrigerant fluid does not circulate are represented in dotted lines.
  • Figure 4 illustrates a mode of operation in which the refrigerant fluid circuit A is in a mode of cooling only the internal air flow 100 via the first heat exchanger 9.
  • the first control device here the three-way valve 51, is configured to close access to the first diversion pipe c1 so that the refrigerant fluid circulates directly from the first condenser 2 to the dual fluid heat exchanger 3.
  • the third control device is configured to close access to the second bypass line c2 so that all the refrigerant coming from the reservoir bottle 6 passes through the first heat exchanger 9.
  • the refrigerant fluid leaves the high pressure compressor 1 and passes successively through the first condenser 2, optionally the second subcooling expansion device 5 if it is arranged on the first main loop A1, and the first connection point 31 where it is directed towards the additional heat exchanger 3 where it always arrives at high pressure and without having exchanged heat energy by passing through the first condenser 2.
  • the first condenser 2 is passing, that is to say that it is not crossed by the internal air flow 100 so that the refrigerant fluid passing through it undergoes little or no heat exchange with the internal air flow 100.
  • second pre-release device 5 has a maximum opening in the case where the latter is placed on the first main loop A1.
  • the refrigerant passes through the first portion 21 of the internal heat exchanger 11 where it will undergo a third loss of heat. heat energy for the benefit of the refrigerant fluid passing through the second portion 22.
  • the refrigerant fluid continues towards the third connection point 33 where it is directed towards the first main expansion device 7 at which it undergoes a second, more significant loss of pressure than the first, in order to achieve low pressure.
  • the refrigerant fluid then passes into the first heat exchanger 9 where it absorbs heat energy from the internal air flow 100.
  • the internal air flow 100 is thus cooled.
  • the refrigerant fluid joins the fourth connection point 34.
  • the refrigerant fluid then continues towards the second portion 22 of the internal heat exchanger 11 where it absorbs heat energy coming from the first portion 21.
  • the refrigerant then returns to the compressor 1.
  • Figure 4 also illustrates a second operating mode in which the refrigerant fluid circuit A is in a series defogging mode of the internal air flow 100.
  • the first control device is configured to close access to the first diversion pipe c1
  • the third control device is configured to close access to the second diversion pipe c2.
  • the latter In order to obtain defogging of the internal air flow 100, the latter is initially cooled in order to condense the humidity present within it, then it is reheated before reaching the passenger compartment and in particular the windshield.
  • the internal condenser 2 and the first heat exchanger 9 are both crossed by an internal air flow 100.
  • the refrigerant fluid leaving the compressor 1 and passing through the first condenser 2 undergoes a first heat loss in favor of the internal air flow 100.
  • the internal air flow 100 is thus heated before reaching the passenger compartment.
  • the refrigerant fluid continues towards the additional heat exchanger 3.
  • the second pre-expansion device 5 is arranged on the first main loop A1, the latter causes the refrigerant fluid to undergo a first loss of pressure.
  • the refrigerant fluid absorbs heat energy from the first heat transfer fluid of the first heat fluid circuit B1 due to the fact that it has already given up heat energy via the first condenser 2 and that it has suffered a first loss of pressure while passing through the second pre-expansion device 5.
  • the refrigerant fluid then passes through the first pre-expansion device 4 where it possibly undergoes a second loss of pressure before joining the reservoir bottle 6.
  • the following this mode of operation is identical to that of the first mode of operation.
  • this second mode of operation uses the additional heat exchanger 3 as an evaporator.
  • Figure 5 illustrates a third mode of operation in which the refrigerant fluid circuit A is in a mode of cooling only the batteries or the second heat transfer fluid via the second heat exchanger 10.
  • the first device is configured to close access to the first diversion pipe c1
  • the third control device is configured to open access to the second diversion pipe c2 and close the access to the first heat exchanger 9.
  • the refrigerant fluid arrives at the additional heat exchanger 3 without loss of pressure or temperature.
  • the first condenser 2 is pass-through, that is to say it is not crossed by the internal air flow 100 so that the refrigerant fluid passing through it undergoes little or no heat exchange with the internal air flow 100.
  • the second pre-expansion device 5 has a maximum opening in the case where the latter is placed on the first main loop A1.
  • This mode of operation is identical to the first mode of operation except between the third connection point 33 and the fourth connection point 34.
  • the refrigerant fluid is directed from the third connection point 33 towards the second main expansion device 8 where it will undergo a second, higher pressure loss to the first. It then passes into the second heat exchanger 10 where it will absorb the heat energy released by the batteries or the second heat transfer fluid. At the outlet of the second heat exchanger 10, the refrigerant fluid passes through the non-return valve 63, and joins the internal heat exchanger 11 via the fourth connection point 34.
  • Figure 6 illustrates a fourth mode of operation corresponding to the combination of the first and the third mode of operation, where the refrigerant fluid circuit A is in a mode of cooling both the internal air flow 100 via the first heat exchanger 9 and both batteries or the second heat transfer fluid via the second heat exchanger 10.
  • the second control device is configured to let the refrigerant fluid pass through the first 9 and the second 10 heat exchanger.
  • Figure 7 illustrates a fifth inverted mode of operation, in which the refrigerant fluid circuit A is in a mode of heating the internal air flow 100 via the first condenser 2 and recovering the heat coming from the batteries or of the second heat transfer fluid via the second heat exchanger 10.
  • the first control device is configured to close access to the additional heat exchanger 3 and open access to the first bypass line c1
  • the third control device is configured to open access to the second bypass line c2 and close the access to the first heat exchanger 9.
  • the refrigerant fluid leaving the compressor 1 passes through the first condenser 2 and undergoes a heat loss there in favor of the internal air flow 100.
  • the internal air flow 100 is thus heated before being heated. reach the passenger compartment.
  • the refrigerant fluid continues towards the second pre-expansion device 5 at which it undergoes a first loss of pressure.
  • the refrigerant fluid is directed towards the first diversion pipe c1, then reaches the reservoir bottle 6 via the second connection point 32.
  • the refrigerant fluid in the liquid phase under -cooled passes through the internal heat exchanger 11 at the level of the first portion 21 where it will undergo a second loss of heat energy in favor of the refrigerant fluid passing into the second portion 22.
  • the refrigerant fluid continues towards the third connection point 33 where it is directed towards the second main expansion device 8 where it will undergo a second loss of pressure, greater than the first. It then passes into the second heat exchanger 10 where it will absorb heat energy coming from the batteries or the second heat transfer fluid and pass into the gas phase.
  • the refrigerant fluid joins the internal heat exchanger 11 via the fourth connection point 34.
  • the refrigerant fluid At the level of the second portion 22 of the internal heat exchanger 11, the refrigerant fluid absorbs heat energy coming from the first portion 21. The refrigerant then returns to the compressor 1.
  • Figure 8 illustrates a sixth operating mode in which the refrigerant fluid circuit A is in a defogging mode in parallel with the internal air flow 100.
  • the first control device is configured to close access to the additional heat exchanger 3 and open access to the first diversion pipe c1
  • the second control device control is configured to pass refrigerant fluid through the first and second heat exchangers.
  • the passage through the first heat exchanger 9 makes it possible to absorb heat energy from the internal air flow 100 in order to condense the humidity upstream of its heating by the first condenser 2.
  • Figure 9 shows a third embodiment of the thermal management device of the invention.
  • the first branch line c1 of the second embodiment is here replaced by a third branch line c3 connecting a fifth connection point 35, arranged on the first main loop A1 downstream of the first condenser 2, to a sixth point connection 36, arranged on the first main loop A1 upstream of the first pre-expansion device 4, and more precisely between the additional heat exchanger 3 and the first pre-expansion device 4.
  • a third branch line c3 connecting a fifth connection point 35, arranged on the first main loop A1 downstream of the first condenser 2, to a sixth point connection 36, arranged on the first main loop A1 upstream of the first pre-expansion device 4, and more precisely between the additional heat exchanger 3 and the first pre-expansion device 4.
  • a secondary expansion device 12 can be placed on the main loop A1 upstream of the additional heat exchanger 3, and more precisely between the fifth connection point 35 and the heat exchanger. additional heat 3.
  • This secondary expansion device 12 can be an expansion device with a variable opening diameter allowing the passage of the refrigerant fluid without loss of pressure when it is open to its maximum diameter.
  • An alternative may also be that this secondary expansion device 12 can be bypassed.
  • the main loop A1 may include a non-return valve 65 placed between the first condenser 2 and the ninth connection point 39, and making it possible to avoid a reflux of the refrigerant fluid towards the first condenser 2.
  • the main loop A1 may comprise a fourth device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the first main loop A1 to the third branch line c3 at the fifth connection point 35.
  • This fourth control device may in particular be a stop valve (not shown) arranged on the main branch A1 downstream of the fifth connection point 35.
  • the secondary expansion device 12 which includes a flow stopping function, like the main expansion devices 7, 8.
  • the first main loop A1 can here comprise a fifth device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the first main loop A1 to the third branch line c3 at the sixth connection point 36.
  • This fifth control device can in particular be a three-way valve 60 arranged, as shown, at the sixth connection point 36.
  • the fifth control device can comprise two stop valves each arranged upstream of the sixth connection point 36 on the first main loop A1 and on the third branch line c3, respectively.
  • the fourth control device is configured to open access to the additional heat exchanger 3 and the fifth control device is configured to close access to the third bypass pipe c3 and open access to first pre-expansion device 4 and the additional heat exchanger 3,
  • the secondary expansion device 12 is through, that is to say it has a maximum opening so as to be crossed by the refrigerant fluid with a loss of pressure minimal, like the second pre-release device 5 in certain operating modes of the second embodiment,
  • the refrigerant flow passes into the third bypass line c3.
  • the fifth control device is configured to open access to the third bypass pipe c3 and close access to the additional heat exchanger 3 so that the refrigerant fluid circulates directly from the first condenser 2 to first subcooling expansion device 4.
  • Figure 10 shows a fourth embodiment of the thermal management device of the invention.
  • This fourth embodiment can be used for the different embodiments described in relation to the second embodiment and allows new modes of operation where the additional heat exchanger 3 is like an evaporator. To this end, this embodiment takes up the portions of the refrigerant fluid circuit A of the second embodiment and further comprises a fourth and a fifth branch line c4, c5, in fine lines.
  • the fourth branch line c4 connects a seventh connection point 37, arranged on the first main loop A1 downstream of the reservoir bottle 6, to an eighth connection point 38, arranged on the first main loop A1 between the first pre-expansion device 4 and the reservoir bottle 6.
  • the third diversion point 33 is arranged downstream of the internal heat exchanger 11, and upstream of the first 7 and the second 8 main expansion devices.
  • the seventh connection point 37 is confused with the third connection point 33.
  • the eighth connection point 38 is located upstream of the connection point 32 and more particularly upstream of the non-return valve 62.
  • the fourth diversion pipe c4 may include a non-return valve 64 making it possible to prevent the refrigerant fluid coming from the first pre-expansion device 4 from bypassing the reservoir bottle 6 by passing through the fourth diversion pipe c4.
  • the fifth branch line c5 connects a ninth connection point 39, arranged on the first main loop A1 downstream of the additional heat exchanger 3, to a tenth connection point 40, arranged on the first main loop A1 downstream of the evaporator 9, 10.
  • the tenth connection point 40 is arranged between the evaporator 9, 10 and the internal heat exchanger 11.
  • the tenth connection point 40 is arranged between the fourth connection point 34 and the internal heat exchanger 11.
  • the third control device may include a stop valve 55 placed on the fourth branch line c4 downstream of the seventh connection point 37 in order to allow or not the circulation of the refrigerant fluid in the fourth branch line c4.
  • the first pre-expansion device 4 can be configured to be able to stop a flow going up towards the additional heat exchanger 3.
  • the fifth diversion pipe c5 may include a stop valve 58 in order to prevent the refrigerant fluid leaving the evaporator 9, 10 from rising towards the dual fluid exchanger 3 in the first six embodiments.
  • Figure 11 illustrates a seventh mode of operation (for the fourth embodiment of Figure 10) in which the refrigerant fluid circuit A is in a mode of heating the internal air flow 100 via the first condenser 2 and recovery of heat coming from the first heat fluid circuit B1 via the additional heat exchanger 3.
  • the additional heat exchanger 3 is not crossed by the refrigerant fluid upstream of the reservoir bottle 6, but downstream.
  • the first pre-expansion device 4 therefore does not have the role here of causing the refrigerant fluid to suffer a loss of pressure. upstream of the reservoir bottle 6, but to relax the refrigerant fluid so that it passes at low pressure before passing through the additional heat exchanger 3 and so that it does not absorb the heat energy coming from the first heat fluid of the first heat transfer fluid circuit B1.
  • the first control device is configured to redirect the refrigerant fluid coming from the first condenser 2 towards the first diversion pipe c1 and close access to the additional heat exchanger 3 to the refrigerant fluid coming from the first condenser 2, and
  • the third control device is configured on the one hand to let the refrigerant fluid coming from the reservoir bottle 6 pass into the fourth diversion pipe c4 and on the other hand to block the refrigerant fluid so that it does not circulate towards the first heat exchanger 9 and through the second bypass pipe c2.
  • the refrigerant fluid leaving the compressor 1 passes through the first condenser 2 and there undergoes a first loss of heat energy in favor of the internal air flow 100.
  • the internal air flow 100 is thus heated before reaching the passenger compartment.
  • the refrigerant fluid continues towards the second pre-expansion device 5 at which it undergoes a first loss of pressure.
  • the refrigerant fluid is directed towards the first diversion pipe c1, then reaches the reservoir bottle 6 via the second connection point 32.
  • the refrigerant fluid is entirely in the form liquid and passes through the internal heat exchanger 11 at the level of the first portion 21 where it will undergo a second loss of heat energy in favor of the refrigerant fluid passing into the second portion 22.
  • the refrigerant fluid continues towards the seventh connection point 37 where it is directed towards the fourth branch pipe c4.
  • the refrigerant fluid goes towards the first pre-expansion device 4.
  • the refrigerant fluid is prevented from returning to the reservoir bottle 6 at the level of the non-return valve 62 by the higher pressure exerted there by the refrigerant fluid arriving there. from the first branch line c1.
  • the refrigerant fluid undergoes a second loss of pressure.
  • the refrigerant then passes into the additional heat exchanger 3 where it will absorb the heat energy coming from the first heat fluid of the first heat transfer fluid circuit B1.
  • the refrigerant fluid leaving the additional heat exchanger 3 arrives at the ninth connection point 39 at which it is directed towards the fifth branch line c5 to the extent that the first control device closes access to the exchanger 3.
  • the refrigerant fluid then joins the first main loop A1 at the tenth connection point 40, then is directed towards the internal heat exchanger 11 by the action of the non-return valves 61, 63 which prevents it from rising again. towards the first 9 and the second 10 heat exchanger. At the second portion 22, it absorbs heat energy coming from the first portion 21.
  • the refrigerant then returns to the compressor 1.
  • Figure 12 illustrates an eighth mode of operation (for the fourth embodiment of Figure 10) in which the refrigerant fluid circuit A is in a demisting mode in parallel with the internal air flow 100.
  • This mode operating mode therefore represents an alternative to the sixth operating mode of Figure 8.
  • this mode of operation is similar to the seventh mode of operation with the difference that the refrigerant fluid at the seventh connection point 37 is split into two parts where a first part is directed towards the fourth branch line c4 and a second part is directed towards the third connection point 33 towards the first main expansion device 7 and the first heat exchanger 9.
  • the two parts of the refrigerant then join at the level of the tenth connection point 40, then pass through the internal heat exchanger 11 and return to compressor 1.
  • the second control device is configured on the one hand to let the refrigerant fluid coming from the reservoir bottle 6 pass into the fourth diversion pipe c4 and towards the first heat exchanger 9 and on the other hand to block the refrigerant fluid so that it does not circulate through the second branch pipe c2.
  • Figure 13 illustrates the fifth embodiment.
  • This fifth embodiment corresponds to a variant of the fourth embodiment of Figure 10 comprising a sixth bypass pipe making it possible to bypass the first condenser 2 for the cooling operating modes (first, third and fourth operating modes ).
  • This fifth embodiment therefore comprises a sixth branch line c6 connecting an eleventh connection point 81, located on the first main loop A1 downstream of the compressor 1, to a twelfth connection point 82, located on the first loop main A1 upstream of the additional heat exchanger 3. More precisely, the eleventh connection point 81 is arranged between the compressor 1 and the first condenser 2, and the twelfth connection point 82 is arranged between the first connection point 31 and the double fluid exchanger 3. In particular, the twelfth connection point is arranged upstream or downstream of the ninth connection point 39. In an alternative, the twelfth connection point is arranged on the third diversion pipe c5, in particular in upstream of the stop valve 58.
  • the refrigerant circuit can include a sixth device for controlling the circulation of the refrigerant fluid of the first main loop A1 towards the sixth branch line c6 at the eleventh connection point 81.
  • This sixth control device can in particular be a three-way valve arranged at the eleventh connection point 81.
  • the sixth control device can comprise two shut-off valves 56, 57, each disposed downstream of the eleventh connection point 81 on the first main loop A1 and on the sixth bypass pipe, respectively.
  • the stop valves 56, 57 can have variable opening managed electronically.
  • the refrigerant fluid leaving the compressor 1 arrives at the eleventh connection point 81 where it is directed towards the sixth branch line c6.
  • the refrigerant then joins the additional heat exchanger 3 via the twelfth connection point 82.
  • the remainder of the respective implementation of these operating modes is identical to what is described in relation to the second embodiment.
  • a sixth and a seventh embodiment are shown in Figures 14A to 18 and include a second main loop A2, in thick lines, which directly connects the compressor 1 to the additional heat exchanger 3.
  • the second main loop A2 comprises, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, the compressor 1, the additional heat exchanger 3, the first pre-expansion device 4, the reservoir bottle 6 and the evaporator 9, 10
  • the second main loop A2 can also include the internal heat exchanger 11.
  • Figures 14A, 14B represent two variants (A and B) of the sixth embodiment where the second main loop A2 comprises, downstream of the reservoir bottle 6, the first main expansion device 7 and the first heat exchanger 9.
  • the two variants differ in terms of elements used for the first pre-release device 4.
  • the pre-release device 4 is identical to that used in the first five embodiments.
  • the refrigerant fluid circuit A can comprise a first branch branch d1 connecting a first junction point 41, arranged on the second main loop A2 downstream of the compressor 1, to a second junction point 42, arranged on the second main loop A2 between the additional heat exchanger 3 and the first pre-expansion device 4.
  • the refrigerant circuit can comprise a seventh device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the second main loop A2 towards the first branch branch d1 at the first junction point 41.
  • This seventh control device can in particular be a three-way valve arranged at the first junction point 41.
  • the seventh control device can comprise two stop valves 96, 97, each placed downstream of the first junction point 41 on the second main loop A2 and on the first branch branch d1, respectively.
  • the stop valves 96, 97 can have variable opening managed electronically.
  • the refrigerant circuit can comprise an eighth device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the second main loop A2 towards the first branch d1 at the second junction point 42.
  • this eighth control device can in particular be a three-way valve 59, as shown in Figure 14A, arranged at the second junction point 42.
  • the eighth control device can comprise two control valves. stop, one arranged downstream of the second junction point 42 on the second main loop A2 and the other arranged upstream of the second junction point 42 on the first branch branch d1, respectively.
  • the pre-expansion device 4 is formed by two non-return valves preprogrammed 71, 72, arranged upstream of the second junction point 42 on the first branch branch d1 and on the second main loop A2, respectively.
  • the eighth control device can correspond to the two pre-programmed expansion non-return valves 71, 72.
  • the refrigerant fluid circuit A can comprise the second branch line c2 comprising the second main expansion device 8 and the second heat exchanger 10.
  • the refrigerant fluid leaving the compressor 1 first arrives at the first junction point 41 where it is directed towards the internal exchanger 2 which it passes through and there undergoes a heat loss in favor of the internal air flow 100.
  • the internal air flow 100 is thus heated before reaching the passenger compartment.
  • the refrigerant fluid continues towards the second junction point 42 where it is directed towards the first pre-expansion device 4 at which it undergoes a first loss of pressure. Then the refrigerant fluid reaches the reservoir bottle 6.
  • the refrigerant fluid in the subcooled liquid phase passes through the internal heat exchanger 11 at the level of the first portion 21 where it will undergo a second loss of heat. heat energy for the benefit of the refrigerant fluid passing through the second portion 22.
  • the refrigerant fluid continues towards the third connection point 33 where it is directed towards the second main expansion device 8 where it will undergo a second loss of pressure, greater than the first one. It then passes into the second interchange heat 10 where it will absorb heat energy coming from the batteries or the second heat transfer fluid and pass into the gas phase.
  • the refrigerant fluid joins the internal heat exchanger 11 via the fourth connection point 34.
  • the refrigerant fluid absorbs heat energy coming from the first portion 21. The refrigerant then returns to the compressor 1.
  • Figure 15 illustrates a mode of operation (for the sixth mode of operation of Figures 14A and 14B) in which the refrigerant circuit A is in a mode of cooling only the internal air flow 100 via the first exchanger heat 9.
  • the fifth and the eighth control device are configured to close access to the first branch branch d1.
  • the refrigerant fluid first arrives at the first junction point 41 where it is directed towards the additional heat exchanger 3. At the level of the additional heat exchanger 3, it gives up heat energy to the first heat fluid of the first heat transfer fluid circuit B1. It then joins the first pre-release device 4 via the second junction point 42. At the level of the first pre-expansion device 4 it undergoes a first loss of pressure. The refrigerant fluid then joins the reservoir bottle 6. At the outlet of the reservoir bottle 6, the refrigerant fluid passes through the first portion 21 of the internal heat exchanger 11 where it will undergo a third loss of heat energy in favor of the refrigerant fluid. passing into the second portion 22.
  • the refrigerant fluid continues towards the third connection point 33 where it is directed towards the first main expansion device 7 at which it undergoes a second loss of pressure, greater than the first, in order to arrive at low pressure.
  • the refrigerant fluid then passes into the first heat exchanger 9 where it absorbs heat energy from the internal air flow 100.
  • the internal air flow 100 is thus cooled.
  • the refrigerant fluid joins the fourth connection point 34.
  • the refrigerant fluid then continues towards the second portion 22 of the internal heat exchanger 11 where it absorbs heat energy coming from the first portion 21.
  • the refrigerant then returns to the compressor 1.
  • Figure 16 illustrates a tenth mode of operation (for the sixth mode of operation of Figures 14A and 14B) in which the refrigerant circuit A is in a mode of cooling only the batteries via the second heat exchanger 9.
  • This mode of operation is identical to the ninth mode of operation except between the third connection point 33 and the fourth connection point 34.
  • the refrigerant fluid is directed from the third connection point 33 towards the second expansion device main 8 where it will suffer a second loss of pressure, greater than the first. It then passes into the second heat exchanger 10 where it will absorb the heat energy released by the batteries. At the outlet of the second heat exchanger 10, the refrigerant fluid joins the internal heat exchanger 11 via the fourth connection point 34 before returning to the compressor 1.
  • Figure 17 illustrates an eleventh mode of operation (for the sixth mode of operation of Figures 14A and 14B) corresponding to the combination of the ninth and the tenth mode of operation, where the refrigerant circuit A is in a mode of cooling both the internal air flow 100 and both the batteries.
  • the second control device is configured to let the refrigerant fluid pass through the first and the second heat exchangers 9, 10.
  • Figure 18 illustrates a seventh embodiment of the invention.
  • This seventh embodiment is a variant of the sixth embodiment and therefore incorporates its elements to which is added a second branch of branch d2 connecting a third junction point 43, arranged on the first branch of branch d1 downstream of the first condenser 2, at a fourth junction point 44, arranged on the second main loop A2 upstream of the additional heat exchanger 3.
  • the first branch of diversion d1 can comprise the non-return valve 65 arranged here between the first condenser 2 and the third connection point 33.
  • the second branch of branch d2 can comprise the secondary expansion device 12.
  • this seventh embodiment allows a mode of operation in which the refrigerant circuit A is in a series defogging mode of the internal air flow 100.
  • the refrigerant fluid leaving the compressor 1 first arrives at the first junction point 41 where it is directed towards the first condenser 2 which it passes through and there undergoes a heat loss in favor of the internal air flow 100. THE internal air flow 100 is thus heated before reaching the passenger compartment.
  • the refrigerant fluid continues towards the second junction point 42 where it is directed towards the secondary expansion device 12 within which it undergoes a first loss of pressure.
  • the refrigerant fluid continues towards the additional heat exchanger 3. Within the additional heat exchanger 3, the refrigerant fluid absorbs heat energy from the first heat transfer fluid of the first heat fluid circuit B1 due to the fact that it has already given up heat energy via the first condenser 2 and has suffered a first loss of pressure while passing through the secondary expansion device 12.
  • the refrigerant fluid then arrives at the second junction point 42 where it is directed towards the first pre-expansion device 4.
  • the refrigerant fluid then passes through the first pre-expansion device 4 where it possibly undergoes a second loss of pressure before joining the reservoir bottle 6.
  • the rest of this mode of operation is identical to that of the ninth operating mode.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de gestion thermique d'un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comprenant un circuit de fluide réfrigérant (A) à l'intérieur duquel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant (A) comprenant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : - un compresseur (1), - un condenseur (2, 3) destiné à absorber de l'énergie calorifique du fluide réfrigérant, - un dispositif de pré-détente (4, 5) disposé directement en amont d'une bouteille réservoir (6), - un dispositif de détente principal (7, 8), et - un évaporateur (9, 10) destiné à transmettre de l'énergie calorifique au fluide réfrigérant.

Description

Description
Titre de l’invention : DISPOSITIF DE GESTION THERMIQUE D’UN VEHICULE AUTOMOBILE
ELECTRIQUE OU HYBRIDE COMPRENANT UN CIRCUIT DE FLUIDE REFRIGERANT
[0001] L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles électriques ou hybrides et plus particulièrement à un dispositif de gestion thermique au sein d’un tel véhicule.
[0002] Les véhicules automobiles électriques ou hybrides actuels comportent de plus en plus souvent un circuit de fluide caloporteur afin de gérer thermiquement les batteries. En effet, afin qu’elles soient les plus efficaces possible, ces batteries doivent rester à une température optimale de fonctionnement. Il est donc nécessaire de les refroidir en utilisation pour qu’elles ne dépassent pas excessivement cette température optimale de fonctionnement. De même, il peut également être nécessaire de chauffer ces batteries, par exemple par temps froid, afin qu’elles atteignent dans un délai le plus court possible cette température optimale de fonctionnement.
[0003] Il est également connu que les véhicules automobiles électriques ou hybrides comprennent un circuit de fluide réfrigérant qui participe à la gestion thermique des batteries, de la cabine et d’autres composants du véhicule. En cas de temps particulièrement chaud, il peut être nécessaire de refroidir de manière importante la température des batteries pour qu’elles restent à leur température optimale de fonctionnement. Dans ces conditions, le fluide réfrigérant doit pouvoir emmagasiner le plus d’énergie calorifique possible en provenance des batteries. Néanmoins, cet objectif est difficilement atteint avec les dispositifs de gestion thermique actuels.
[0004] Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un dispositif de gestion thermique amélioré.
[0005] L’invention concerne donc un dispositif de gestion thermique d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comprenant un circuit de fluide réfrigérant à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comprenant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : un compresseur, un condenseur destiné à absorber de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant, un dispositif de pré-détente disposé directement en amont d’une bouteille réservoir, un dispositif de détente principal, et un évaporateur destiné à transmettre de l’énergie calorifique au fluide réfrigérant.
[0006] Grâce à la disposition d’un dispositif de pré-détente directement en amont de la bouteille réservoir, le dispositif de gestion thermique selon l’invention permet avantageusement d’obtenir une diminution de la température plus importante en amont de la bouteille réservoir et donc un delta d’énergie enthalpique plus important permettant une absorption plus importante d’énergie calorifique au niveau de l’évaporateur.
[0007] Par « directement en amont », il est entendu dans l’invention qu’aucun autre dispositif ayant une conséquence sur la pression et/ou la température du fluide réfrigérant n’est disposé sur le chemin du fluide réfrigérant entre les deux éléments concernés, en l’occurrence le dispositif de pré-détente et la bouteille réservoir.
[0008] Selon un mode de réalisation de l’invention, le condenseur comprend un échangeur de chaleur supplémentaire destiné à être traversé à la fois par le fluide réfrigérant et par un fluide annexe, le dispositif de pré-détente comprenant un premier dispositif de pré-détente et où le dispositif de gestion thermique comprenant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant une boucle principale comprenant dans le sens du fluide réfrigérant le compresseur, l’échangeur de chaleur supplémentaire, le premier dispositif de pré-détente disposé directement en amont de la bouteille réservoir, le dispositif de détente principal et l’évaporateur.
[0009] Selon un aspect de l’invention, la boucle principale est une première boucle principale, où le condenseur comprend en outre un premier condenseur destiné à permettre le chauffage d’un fluide annexe et disposé sur la première boucle principale dans le sens de circulation du fluide réfrigérant entre le compresseur et l’échangeur de chaleur supplémentaire.
[0010] En particulier, le dispositif de pré-détente comprend un deuxième dispositif de pré-détente, le dispositif de gestion thermique comprend une première conduite de dérivation reliant un premier point de raccordement, disposé sur la première boucle principale en aval du premier condenseur, à un deuxième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale entre le premier dispositif de pré-détente et la bouteille réservoir, et le deuxième dispositif de pré-détente est disposé entre le premier condenseur et la bouteille réservoir.
[0011] Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comprend en outre : une quatrième conduite de dérivation reliant un septième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale en aval de la bouteille réservoir, à un huitième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale entre le premier dispositif de pré-détente et la bouteille réservoir, et une cinquième conduite de dérivation reliant un neuvième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale en aval de l’échangeur de chaleur supplémentaire, à un dixième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale en aval de l’évaporateur.
[0012] Notamment, le dispositif de gestion thermique selon l’invention comprend en outre une sixième conduite de dérivation reliant un onzième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale en aval du compresseur, à un douzième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale en amont de l’échangeur de chaleur supplémentaire.
[0013] Notamment, le dispositif de gestion thermique comprend en outre une troisième conduite de dérivation reliant un cinquième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale en aval du premier condenseur, à un sixième point de raccordement, disposé sur la première boucle principale entre l’échangeur de chaleur supplémentaire et le premier dispositif de prédétente. [0014] Selon un autre aspect de l’invention, la boucle principale est une deuxième boucle principale, le condenseur comprend en outre un premier condenseur destiné à transmettre de l’énergie calorifique à un flux d’air interne, et le dispositif de gestion thermique comprend dans le sens de circulation du fluide réfrigérant une première branche de dérivation reliant un premier point de jonction, disposé sur la deuxième boucle principale en aval du compresseur, à un deuxième point de jonction, disposé sur la deuxième boucle principale en amont du premier dispositif de pré-détente, ladite première branche de dérivation comprenant le premier condenseur.
[0015] En particulier, le dispositif de gestion thermique de l’invention comprend en outre une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de jonction, disposé sur la deuxième boucle principale en aval du premier condenseur, à un quatrième point de jonction, disposé sur la deuxième boucle principale en amont de l’échangeur de chaleur supplémentaire, ladite deuxième conduite de dérivation comprenant un dispositif de détente secondaire.
[0016] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
[0017] La figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un premier mode de réalisation général.
[0018] La figure 2 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un mode de fonctionnement général.
[0019] La figure 3 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation.
[0020] La figure 4 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 3 selon un premier mode et un deuxième mode de fonctionnement.
[0021] La figure 5 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 3 selon un troisième mode de fonctionnement.
[0022] La figure 6 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 3 selon un quatrième mode de fonctionnement. [0023] La figure 7 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 3 selon un cinquième mode de fonctionnement.
[0024] La figure 8 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 3 selon un sixième mode de fonctionnement.
[0025] La figure 9 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un troisième mode de réalisation.
[0026] La figure 10 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un quatrième mode de réalisation.
[0027] La figure 11 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 10 selon un septième mode de fonctionnement.
[0028] La figure 12 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 10 selon un huitième mode de fonctionnement.
[0029] La figure 13 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un cinquième mode de réalisation.
[0030] La figure 14A et la figure 14B représentent deux représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon deux variantes d’un sixième mode de réalisation.
[0031] La figure 15 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique des figures 14A, 14B selon un neuvième mode de fonctionnement.
[0032] La figure 16 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique des figures 14A, 14B selon un dixième mode de fonctionnement.
[0033] La figure 17 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique des figures 14A, 14B selon un onzième mode de fonctionnement.
[0034] La figure 18 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un septième mode de réalisation.
[0035] Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
[0036] Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou inter-changées pour fournir d'autres réalisations.
[0037] Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et deuxième paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
[0038] Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.
[0039] Premier mode de réalisation :
[0040] La figure 1 montre un dispositif de gestion thermique 1 d’un véhicule automobile électrique ou hybride selon un premier mode de réalisation. Ce dispositif de gestion thermique 1 comprend un circuit de fluide réfrigérant A à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide réfrigérant.
[0041 ] Ce circuit de fluide réfrigérant comprend une première boucle principale A1 comprenant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un compresseur 1 , un condenseur 2, 3 destiné à d’absorber de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant, un dispositif de pré-détente 4, 5 disposé directement en amont d’une bouteille réservoir 6, un dispositif de détente principal 7, 8 et un évaporateur 9, 10 destiné à transmettre de l’énergie calorifique au fluide réfrigérant.
[0042] Par condenseur et évaporateur, on entend que les échangeurs de chaleur sont définis par leur fonction et leur positionnement dans la première boucle principale A1 en fonction du sens de circulation du fluide réfrigérant. Ainsi, un condenseur sera positionné, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, dans une portion dite à haute pression du circuit de fluide réfrigérant A, afin d’absorber de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant et de la transmettre à un fluide annexe, par exemple un flux d’air le traversant ou un autre fluide caloporteur. Le fluide réfrigérant est généralement en phase gazeuse à haute pression en entrée du condenseur et en phase liquide ou mélange liquide-gaz toujours à haute pression en sortie du condenseur. Un évaporateur sera positionné, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, dans une portion dite à basse pression du circuit de fluide réfrigérant A, afin d’absorber de l’énergie calorifique dans un fluide annexe, par exemple un flux d’air le traversant ou depuis un autre fluide caloporteur, et de la transmettre au fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est généralement en phase liquide ou mélange liquide-gaz à basse pression phase gazeuse en entrée de l’évaporateur et en phase gazeuse toujours à basse pression en sortie de l’évaporateur.
[0043] La bouteille réservoir 6 est installé entre le condenseur 2, 3 et le dispositif de détente principal 7, 8 pour stocker temporairement le fluide réfrigérant acheminé depuis le condenseur 2, 3 vers l’évaporateur 9, 10, de sorte qu’une quantité suffisante de fluide réfrigérant soit fournie à l’évaporateur 9, 10. La bouteille réservoir 6 peut notamment permettre d'éliminer l'humidité et les substances étrangères contenues dans le fluide réfrigérant, et de fournir le fluide réfrigérant à l'état complètement liquide au détendeur. La présence d’une telle bouteille réservoir permet donc d’améliorer l’efficacité d’absorption calorifique au niveau de l’évaporateur 9, 10.
[0044] La présence d’un dispositif de pré-détente 4, 5 directement en amont de la bouteille réservoir 6 permet d’augmenter le sous refroidissement avant son entrée dans l’évaporateur 9, 10 et donc d’obtenir un delta d’énergie enthalpique plus important entre l’entrée du condenseur 2, 3 et la sortie de la bouteille réservoir 6. Ainsi, le fluide réfrigérant peut récupérer plus de calories lors de son passage dans l’évaporateur 9, 10. Comme il sera vu plus loin dans la description, l’évaporateur 10 peut notamment être disposé au niveau de batteries du véhicule.
[0045] Mode de fonctionnement général [0046] La figure 2 montre un mode de fonctionnement général du dispositif de gestion thermique 1 de l’invention représenté à la figure 1.
[0047] Le fluide réfrigérant est tout d’abord comprimé au niveau du compresseur 1 , il est alors dans un état gazeux dit à haute pression et haute température. Puis le fluide réfrigérant passe dans le condenseur 2, 3 au niveau duquel il est condensé et subit une perte d’énergie calorifique, et donc de température, au profit d’un premier flux annexe (décrit en détail plus loin). En sortie du condenseur 2, 3, le fluide réfrigérant se trouve dans un état de mélange gaz/liquide à haute pression. Le fluide réfrigérant passe ensuite au travers du dispositif de pré-détente 4, 5 où il va subir une première perte de pression ce qui fait passer le fluide réfrigérant à une pression dite intermédiaire. Cette première perte de pression permet d’entrainer un changement de phase en phase gazeuse d’une portion de la partie liquide du fluide réfrigérant au sein de la bouteille réservoir 6. Ce changement de phase implique un prélèvement d’une part de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant et donc une baisse de de l’enthalpie de phase liquide. La perte de pression est ici moins importante qu’au niveau du dispositif de détente principal 7, 8. Le fluide réfrigérant passe alors dans la bouteille réservoir 6 où il va être purifié et où une séparation de phase réalisée de sorte que le fluide réfrigérant en sortie de la bouteille réservoir 6 soit en phase liquide. En sortie de la bouteille réservoir 6, le sous refroidissement du fluide réfrigérant est ainsi augmenté par rapport à celui en sortie du condenseur 2, 3. Le fluide réfrigérant traverse ensuite un dispositif de détente principal 7, 8 au niveau duquel il subit une deuxième perte de pression et fait passer le fluide réfrigérant de la pression dite intermédiaire à une pression dite basse. Le fluide réfrigérant passe alors dans l’évaporateur 9, 10 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique d’un deuxième flux annexe (décrit en détail plus loin), ce qui augmente son enthalpie et le fait passer dans un état gazeux. Le fluide réfrigérant revient enfin au compresseur 1.
[0048] Deuxième mode de réalisation :
[0049] La figure 3 montre un deuxième mode de réalisation du dispositif de gestion thermique de l’invention dans lequel la première boucle principale A1 est représentée en trait épais. [0050] Dans ce deuxième mode de réalisation, ainsi que dans le troisième et le quatrième mode de réalisations illustré aux figures 9 et 10, le condenseur 2, 3 peut notamment être formé de deux échangeurs de chaleur distincts et disposés en série sur la première boucle principale A1 . Ces échangeurs de chaleur peuvent ainsi être un premier condenseur 2 et un échangeur de chaleur supplémentaire 3 configuré pour jouer un rôle de deuxième condenseur.
[0051] Le premier condenseur 2 est destiné à être traversé par un fluide annexe et à transmettre de l’énergie calorifique depuis le fluide réfrigérant à ce fluide annexe.
[0052] Dans les modes de réalisation et les modes de fonctionnement illustrés aux figures 3 à 18, le fluide annexe destiné à traverser le premier condenseur 2 est un flux d’air interne 100. Le premier condenseur 2 peut alors être par exemple un condenseur dit interne, disposé au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné (appelé également selon l’acronyme anglais HVAC). Le flux d’air interne 100 est envoyé dans l’habitacle du véhicule.
[0053] Le fluide annexe avec lequel le premier condenseur 2 peut échanger de l’énergie calorifique peut être également un fluide caloporteur circulant au sein d’un circuit de gestion thermique annexe (non représenté). Le premier condenseur peut ainsi être par exemple d’un échangeur de chaleur double fluide. Il est ainsi tout à fait possible d’imaginer que, dans les modes de réalisation et de fonctionnement décrits ci-après, le flux d’air interne 100 soit remplacé par un fluide caloporteur circulant au sein d’un circuit de gestion thermique annexe.
[0054] En fonction des modes de fonctionnement, le premier condenseur 2 peut être passant, c’est-à-dire qu’il n’est pas traversé par ce fluide annexe de sorte que le fluide réfrigérant le traversant ne subit pas ou peu échange calorifique avec ce fluide annexe. Dans le cas où ce fluide annexe est un flux d’air interne 100, l’arrivée de ce dernier au premier condenseur 2 peut être coupée, par exemple par un volet d’obturation ou le flux d’air interne 100 peut contourner le premier condenseur 2. Dans le cas où ce fluide annexe est un fluide caloporteur d’un circuit de gestion thermique annexe, la circulation du fluide caloporteur au sein du premier condenseur 2 peut être stoppée, par un arrêt du circuit de gestion thermique annexe ou bien par un contournement du premier condenseur 2.
[0055] De même, l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 est destiné à être traversé à la fois par le fluide réfrigérant et par un fluide annexe. En fonction des modes de fonctionnement, l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 peut notamment être configuré pour transférer de l’énergie calorifique depuis le fluide annexe vers le fluide réfrigérant, réchauffant ainsi le fluide réfrigérant, il joue alors un rôle d’évaporateur. L’échangeur de chaleur supplémentaire 3 peut également être configuré pour transférer de l’énergie calorifique depuis le fluide réfrigérant vers le fluide annexe, refroidissant ainsi le fluide réfrigérant, il joue alors un rôle de deuxième condenseur. Ce fluide annexe peut notamment être de même nature ou distinct du fluide annexe traversant le premier condenseur 2.
[0056] Dans les modes de réalisation et les modes de fonctionnement illustrés aux figures 3 à 18, le fluide annexe destiné à traverser l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 est un premier fluide caloporteur circulant au sein d’un premier circuit de fluide caloporteur B1 . L’échangeur de chaleur supplémentaire 3 peut ainsi être un échangeur de chaleur double fluide disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant A et sur un premier circuit de fluide caloporteur B1 dans lequel circule un premier fluide caloporteur. Ce premier fluide caloporteur peut être de l’eau ou de l’eau glycolée. Le premier circuit de fluide calorifique B1 peut notamment comprendre un ou plusieurs circuits parallèles ou se rejoignant au niveau de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et disposés au niveau de la face avant du véhicule et/ou au niveau des batteries du véhicule et/ou au niveau d’un moteur électrique et/ou au niveau de l’électronique de puissance. Le premier circuit de fluide caloporteur B1 peut notamment également comprendre au moins un radiateur disposé en face avant du véhicule automobile afin d’évacuer de l’énergie calorifique avec l’air externe.
[0057] Le fluide annexe avec lequel l’échangeur de chaleur supplémentaire peut échanger de l’énergie calorifique peut être également flux d’air traversant ce dernier. Cette variante n’est pas représentée dans les figures 3 à 18. Il est ainsi tout à fait possible d’imaginer que, dans les modes de réalisation et de fonctionnement décrits ci-après, le premier fluide caloporteur circulant au sein du premier circuit de fluide caloporteur B1 , soit remplacé par un flux d’air.
[0058] Afin qu’un dispositif de pré-détente 4, 5 soit toujours disposé directement en amont de la bouteille réservoir 6 quel que soit le mode de fonctionnement, le dispositif de gestion thermique, et plus particulièrement sa boucle principale A1 , peut comprendre un premier dispositif de pré-détente 4 disposé entre l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et la bouteille réservoir 6 et un deuxième dispositif de détente 5 disposé entre le premier condenseur 2 et la bouteille réservoir 6, comme décrit en détail plus loin.
[0059] Le dispositif de pré-détente 4, 5 peut être un dispositif de détente à diamètre d’ouverture variable permettant le passage du fluide réfrigérant sans perte de pression lorsqu’il est ouvert à son diamètre maximum. Ainsi, notamment, lorsque le condenseur interne 2 n’échange pas ou peu d’énergie calorifique avec le fluide annexe, le deuxième dispositif de pré-détente 5 n’impacte pas l’état du fluide avant son arrivée à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3. Une alternative non représentée peut également être que ce dispositif de prédétente 4, 5 peut être contourné.
[0060] Comme représenté sur cette figure 3, le circuit de fluide réfrigérant A peut notamment être un circuit de climatisation où l’évaporateur 9, 10 comprend un premier échangeur de chaleur 9 destiné à être traversé par le flux d’air interne 100. Le premier échangeur de chaleur 9 peut être disposé au sein du dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 110, par exemple en amont du premier condenseur 2 dans le sens du flux d’air interne 100. Dans ce cas, le deuxième fluide annexe correspond au flux d’air interne 100. En amont du premier échangeur de chaleur 9 est disposé un premier dispositif de détente principal 7.
[0061 ] Le circuit de fluide réfrigérant A peut ainsi comprendre une première boucle principale A1 comprenant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant le compresseur 1 , le premier condenseur 2, l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, le premier dispositif de pré-détente 4, la bouteille réservoir 6, le premier dispositif de détente principal 7, et le premier échangeur de chaleur 9.
[0062] Notamment, la première boucle principale A1 peut comprendre un échangeur de chaleur interne 11 disposé conjointement sur une première portion 21 et une deuxième portion 22 de la première boucle principale A1 afin d’obtenir un échange de calories entre ces deux portions. La première portion 21 est disposée entre la bouteille réservoir 6 et le dispositif de détente principal 7, 8, et la deuxième portion 22 est disposée entre le l’évaporateur 9, 10 et le compresseur 1 . Cet échange de calories permet d’améliorer le coefficient de performance du circuit de fluide réfrigérant A.
[0063] Afin d’être un circuit de climatisation inversible, le circuit de fluide réfrigérant A peut également comprendre une première conduite de dérivation c1 , représentée en trait fin, reliant un premier point de raccordement 31 , disposé sur la première boucle principale A1 en aval du premier condenseur 2, à un deuxième point de raccordement 32, disposé sur la première boucle principale A1 entre le premier dispositif de pré-détente 4 et la bouteille réservoir 6. Cette première conduite de dérivation c1 permet au fluide réfrigérant A1 de contourner l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et de relier entre eux le premier condenseur 2 et la bouteille réservoir 6. Le deuxième dispositif de pré-détente 5 peut être disposé au niveau de la première boucle principale A1 en amont du premier point de raccordement 31 , comme représenté, ou bien au sein de la première conduite de dérivation c1 . Ainsi, selon le mode de fonctionnement, que le fluide réfrigérant arrive à la bouteille réservoir 6 depuis le premier condenseur 2 ou depuis l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, il traverse toujours un dispositif de pré-détente 4, 5 disposé directement en amont de la bouteille réservoir 6.
[0064] Par inversible, on entend que le circuit de fluide réfrigérant A1 est apte à pouvoir refroidir le flux d’air interne 100 ou le réchauffer selon les besoins. Le flux d’air interne 100 est notamment refroidi via le premier échangeur de chaleur 9 dans un mode de refroidissement du dispositif de gestion thermique de l’invention.
[0065] Comme le montre la figure 3, le circuit réfrigérant A1 peut comprendre un premier dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant depuis la première boucle principale A1 vers la première conduite de dérivation c1 au niveau du premier point de raccordement 31 . Comme représenté, ce premier dispositif de contrôle peut notamment être une vanne trois voies 51 disposée au niveau du premier point de raccordement 31 . Alternativement, le premier dispositif de contrôle peut comprendre deux vannes d’arrêt chacune disposée en aval du premier point de raccordement 31 sur la première boucle principale A1 et sur la première conduite de dérivation c1 , respectivement.
[0066] Comme représenté également sur la figure 3, le circuit réfrigérant A1 peut comprendre un deuxième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant depuis la première conduite de dérivation c1 vers la première boucle principale A1 au niveau du deuxième point de raccordement 32. Comme représenté, le deuxième dispositif de contrôle peut être une vanne anti-retour 62 disposée sur la première boucle principale A1 en aval du premier dispositif de pré-détente 4, et plus précisément entre le deuxième point de raccordement 32 et le premier dispositif de pré-détente 4. Cette vanne anti-retour 62 permet d’éviter que le fluide réfrigérant passant par la première conduite de dérivation c1 soit dirigée le premier dispositif de prédétente 4. Alternativement, le deuxième dispositif de contrôle peut être une vanne d’arrêt.
[0067] Afin que le circuit de fluide réfrigérant A soit inversible et de permettre plusieurs modes de fonctionnement, l’évaporateur 9, 10 peut comprendre un deuxième échangeur de chaleur 10. Ce deuxième échangeur de chaleur 10 peut notamment permettre la gestion thermique et plus particulièrement le refroidissement des batteries du véhicule automobile électrique ou hybride. A l’instar de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, le deuxième échangeur de chaleur peut également être disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant A et un deuxième circuit de fluide calorifique B2 au sein duquel est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur afin de permettre un échange de chaleur entre ces derniers. Le deuxième circuit de fluide calorifique B2 peut notamment comprendre un ou plusieurs circuits parallèles ou se rejoignant au niveau de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et disposés au niveau de la face avant du véhicule et/ou au niveau du moteur électrique et/ou au niveau de l’électronique de puissance.
[0068] Comme représenté sur la figure 3, le deuxième échangeur de chaleur 10 peut être disposé sur une deuxième conduite de dérivation c2 du circuit du fluide réfrigérant A, représentée en trait fin. La deuxième conduite de dérivation c2 relie un troisième point de raccordement 33, disposé sur la première boucle principale A1 entre la bouteille réservoir 6 et le premier dispositif de détente principal 7, à un quatrième point de raccordement 34, disposé sur la première boucle principale A1 en aval du premier échangeur de chaleur 9. La deuxième conduite de dérivation c2 comprend dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un deuxième dispositif de détente principal 8 disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 10.
[0069] Notamment, et comme représenté sur la figure 3, le troisième point de raccordement 33 est disposé entre l’échangeur de chaleur interne 11 et le premier dispositif de détente principal 7, et le quatrième point de raccordement 34 est disposé entre la première vanne anti-retour 61 et le premier échangeur de chaleur 9.
[0070] Comme le montre la figure 3, le circuit réfrigérant peut comprendre un troisième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant depuis la première boucle principale A1 vers la deuxième conduite de dérivation c2. Ce troisième dispositif de contrôle peut notamment être une vanne trois voies disposée au niveau du troisième point de raccordement 33. Alternativement, et comme représenté, le troisième dispositif de contrôle peut comprendre deux vannes d’arrêt 53, 54, chacune disposée en aval du troisième point de raccordement 33 sur la première boucle principale A1 et sur la deuxième conduite de dérivation c2, respectivement. Alternativement, le troisième dispositif de contrôle peut correspondre au dispositif de détente principaux 7, 8 dont l’ouverture peut être réglable de sorte à autoriser ou empêcher le fluide réfrigérant de les traverser.
[0071 ] Notamment encore, la première boucle principale A1 peut comprendre une première vanne anti-retour 61 disposée en aval disposée en aval du premier échangeur de chaleur 9 et la deuxième conduite de dérivation c2 peut comprendre une deuxième vanne anti-retour 63 disposée en aval du deuxième échangeur de chaleur 10. Plus précisément, la première vanne antiretour 61 est disposé en amont du quatrième point de branchement 34 et permet d’éviter que le fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur de chaleur 10 ne remonte dans le premier échangeur 9. Par ailleurs, la deuxième vanne anti-retour 63 peut être disposée entre le deuxième échangeur de chaleur 10 et le quatrième point de raccordement 34. Cette deuxième vanne anti-retour 63 permet d’éviter que le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur 9 ne rejoigne le deuxième échangeur de chaleur 10. [0072] Premier mode de fonctionnement
[0073] Dans les différentes représentations des modes de fonctionnement du dispositif de gestion thermique de l’invention, les portions du circuit du fluide réfrigérant A1 dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circule pas sont représentées en pointillées.
[0074] La figure 4 illustre un mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement uniquement du flux d’air interne 100 via le premier échangeur de chaleur 9.
[0075] Dans ce mode de fonctionnement, le premier dispositif de contrôle, ici la vanne trois-voies 51 , est configuré pour fermer l’accès à la première conduite de dérivation c1 de sorte que le fluide réfrigérant circule directement du premier condenseur 2 vers l’échangeur de chaleur à double fluide 3. Le troisième dispositif de contrôle est quant à lui configuré pour fermer l’accès à la deuxième conduite de dérivation c2 de sorte que tout le fluide réfrigérant en provenance de la bouteille réservoir 6 passe par le premier échangeur de chaleur 9.
[0076] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant part du compresseur 1 à haute pression et passe successivement par le premier condenseur 2, optionnellement le deuxième dispositif de détente de sous refroidissement 5 s’il est disposé sur la première boucle principale A1 , et le premier point de raccordement 31 où il est dirigé vers l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 où il arrive toujours à haute pression et sans avoir échangé d’énergie calorifique en traversant le premier condenseur 2. A cet effet, le premier condenseur 2 est passant, c’est-à-dire qu’il n’est pas traversé par le flux d’air interne 100 de sorte que le fluide réfrigérant le traversant ne subit pas ou peu échange calorifique avec le flux d’air interne 100. Le deuxième dispositif de pré-détente 5 présente une ouverte maximale dans le cas où ce dernier est placé sur la première boucle principale A1 .
[0077] En traversant l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, le fluide réfrigérant subit une perte d’énergie calorifique au profit du premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide calorifique B1 . L’énergie calorifique absorbée par le premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide calorifique B1 peut être relâchée dans l’air extérieure par exemple au moyen d’un radiateur disposé au sein du premier circuit de fluide calorifique B1 placé en face avant du véhicule automobile. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le premier dispositif de pré-détente 4 où il subit une première perte de pression de sorte à arriver à une pression dite intermédiaire. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite la bouteille réservoir 6 via le deuxième point de raccordement 32. En sortie de la bouteille réservoir 6, le fluide réfrigérant traverse la première portion 21 de l’échangeur de chaleur interne 11 où il va subir une troisième perte d’énergie calorifique au profit du fluide réfrigérant passant dans la deuxième portion 22. Le fluide réfrigérant poursuit vers le troisième point de raccordement 33 où il est dirigé vers le premier dispositif de détente principal 7 au niveau duquel il subit une deuxième perte de pression, plus importante que la première, afin d’arriver à basse pression. Le fluide réfrigérant passe alors dans le premier échangeur de chaleur 9 où il absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100. Le flux d’air interne 100 est ainsi refroidi. En sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant rejoint le quatrième point de raccordement 34. Le fluide réfrigérant poursuit ensuite vers la deuxième portion 22 de l’échangeur de chaleur interne 11 où il absorbe de l’énergie calorifique provenant de la première portion 21 . Le fluide réfrigérant retourne alors au compresseur 1 .
[0078] Deuxième mode de fonctionnement
[0079] La figure 4 illustre également un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de désembuage en série du flux d’air interne 100.
[0080] Comme pour le premier mode de fonctionnement, le premier dispositif de contrôle est configuré pour fermer l’accès à la première conduite de dérivation c1 , et le troisième dispositif de contrôle est configuré pour fermer l’accès à la deuxième conduite de dérivation c2.
[0081] Afin d’obtenir un désembuage du flux d’air interne 100, ce dernier est dans un premier temps refroidit afin de condenser l’humidité présente en son sein, puis il est réchauffé avant d’atteindre l’habitacle et notamment le pare-brise.
[0082] A cet effet, dans ce mode de fonctionnement, le condenseur interne 2 et le premier échangeur de chaleur 9 sont tous deux traversés par flux d’air interne 100. Ainsi, le fluide réfrigérant sortant du compresseur 1 et traversant le premier condenseur 2 subit une première perte calorifique au profit du flux d’air interne 100. Le flux d’air interne 100 est ainsi réchauffé avant d’atteindre l’habitacle. Le fluide réfrigérant poursuit en direction de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3. Dans le cas, comme représenté, le deuxième dispositif de pré-détente 5 est disposé sur la première boucle principale A1 , ce dernier fait subir au fluide réfrigérant une première perte de pression. Dans l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide calorifique B1 du fait qu’il a déjà cédé de l’énergie calorifique via le premier condenseur 2 et qu’il a subi une première perte de pression en traversant le deuxième dispositif de pré-détente 5. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de pré-détente 4 où il subit éventuellement une deuxième perte de pression avant de rejoindre la bouteille réservoir 6. La suite de ce mode de fonctionnement est identique à celle du premier mode de fonctionnement.
[0083] Ainsi, ce deuxième mode de fonctionnement utilise l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 comme un évaporateur.
[0084] Troisième mode de fonctionnement
[0085] La figure 5 illustre un troisième mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement uniquement des batteries ou du deuxième fluide caloporteur via le deuxième échangeur de chaleur 10.
[0086] Dans ce mode de fonctionnement, le premier dispositif est configuré pour fermer l’accès à la première conduite de dérivation c1 , et le troisième dispositif de contrôle est configuré pour ouvrir l’accès à la deuxième conduite de dérivation c2 et fermer l’accès au premier échangeur de chaleur 9.
[0087] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant arrive à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 sans perte de pression ni de température. A cet effet, le premier condenseur 2 est passant, c’est-à-dire qu’il n’est pas traversé par le flux d’air interne 100 de sorte que le fluide réfrigérant le traversant ne subit pas ou peu échange calorifique avec le flux d’air interne 100. Le deuxième dispositif de pré-détente 5 présente une ouverte maximale dans le cas où ce dernier est placé sur le la première boucle principale A1 .
[0088] Ce mode de fonctionnement est identique au premier mode de fonctionnement sauf entre le troisième point de raccordement 33 et le quatrième point de raccordement 34. Ici, le fluide réfrigérant est dirigé depuis le troisième point de raccordement 33 vers le deuxième dispositif de détente principal 8 où il va subir une deuxième perte de pression, supérieure à la première. Il passe alors dans le deuxième échangeur de chaleur 10 où il va absorber de l’énergie calorifique dégagée par les batteries ou le deuxième fluide caloporteur. En sortie du deuxième échangeur de chaleur 10, le fluide réfrigérant passe au travers de la vanne anti-retour 63, et rejoint l’échangeur de chaleur interne 11 via le quatrième point de raccordement 34.
[0089] Quatrième mode de fonctionnement
[0090] La figure 6 illustre un quatrième mode de fonctionnement correspondant à la combinaison du premier et du troisième mode de fonctionnement, où le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement à la fois du flux d’air interne 100 via le premier échangeur de chaleur 9 et à la fois des batteries ou du deuxième fluide caloporteur via le deuxième échangeur de chaleur 10.
[0091 ] De ce fait, le fluide réfrigérant circule en parallèle :
- dans le premier échangeur de chaleur 9 afin d’absorber de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100, et
- dans la deuxième conduite de dérivation c2 afin de refroidir les batteries.
[0092] A cet effet, le deuxième dispositif de contrôle est configuré pour laisser passer le fluide réfrigérant dans le premier 9 et le deuxième 10 échangeur de chaleur.
[0093] Ainsi ce mode de fonctionnement est identique au premier et troisième mode de réalisation pour les portions du circuit de fluide réfrigérant A où le fluide réfrigérant circule, respectivement.
[0094] Cinquième mode de fonctionnement
[0095] La figure 7 illustre un cinquième mode de fonctionnement inversé, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de réchauffement du flux d’air interne 100 via le premier condenseur 2 et de récupération de la chaleur provenant des batteries ou du deuxième fluide caloporteur via le deuxième échangeur de chaleur 10.
[0096] Dans ce mode de fonctionnement, le premier dispositif de contrôle est configuré pour fermer l’accès à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et ouvrir l’accès à la première conduite de dérivation c1 , et le troisième dispositif de contrôle est configuré pour ouvrir l’accès à la deuxième conduite de dérivation c2 et fermer l’accès au premier échangeur de chaleur 9.
[0097] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant sortant du compresseur 1 traverse le premier condenseur 2 et y subit une perte calorifique au profit du flux d’air interne 100. Le flux d’air interne 100 est ainsi réchauffé avant d’atteindre l’habitacle. Le fluide réfrigérant poursuit en direction du deuxième dispositif de pré-détente 5 au niveau duquel il subit une première perte de pression. Au niveau du point de raccordement 31 , le fluide réfrigérant est dirigé vers la première conduite de dérivation c1 , puis atteint la bouteille réservoir 6 via le deuxième point de raccordement 32. En sortie de la bouteille réservoir 6, le fluide réfrigérant en phase liquide sous-refroidi traverse l’échangeur de chaleur interne 11 au niveau de la première portion 21 où il va subir une deuxième perte d’énergie calorifique au profit du fluide réfrigérant passant dans la deuxième portion 22. Le fluide réfrigérant poursuit vers le troisième point de raccordement 33 où il est dirigé vers le deuxième dispositif de détente principal 8 où il va subir une deuxième perte de pression, supérieure à la première. Il passe alors dans le deuxième échangeur de chaleur 10 où il va absorber de l’énergie calorifique provenant des batteries ou du deuxième fluide caloporteur et passer en phase gazeuse. En sortie du deuxième échangeur de chaleur 10, le fluide réfrigérant rejoint l’échangeur de chaleur interne 11 via le quatrième point de raccordement 34. Au niveau de la deuxième portion 22 de l’échangeur de chaleur interne 11 , le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique provenant de la première portion 21 . Le fluide réfrigérant retourne ensuite au compresseur 1 .
[0098] Sixième mode de fonctionnement
[0099] La figure 8 illustre un sixième mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de désembuage en parallèle du flux d’air interne 100.
[0100] Dans ce mode de réalisation, le premier dispositif de contrôle est configuré pour fermer l’accès à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et ouvrir l’accès à la première conduite de dérivation c1 , et le deuxième dispositif de contrôle est configuré pour laisser passer le fluide réfrigérant dans le premier et le deuxième échangeur de chaleur.
[0101] Ce mode de fonctionnement est identique au cinquième mode de fonctionnement à la différence que le fluide réfrigérant circule en parallèle :
- dans le premier échangeur de chaleur 9 afin d’absorber de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100, et
- dans la deuxième conduite de dérivation c2 afin de récupérer de la chaleur des batteries ou du deuxième circuit de fluide calorifique B2 par le deuxième échangeur de chaleur 10.
[0102] A l’instar du deuxième mode de fonctionnement, le passage dans le premier échangeur de chaleur 9 permet d’absorber de l’énergie calorifique du le flux d’air interne 100 afin de condenser l’humidité en amont de son chauffage par le premier condenseur 2.
[0103] Troisième mode de réalisation
[0104] La figure 9 montre un troisième mode de réalisation du dispositif de gestion thermique de l’invention.
[0105] Dans ce troisième mode de réalisation on retrouve une première boucle principale A1 , en trait épais, identique à celle du deuxième mode de réalisation des figures 3 à 8.
[0106] La première conduite de dérivation c1 du deuxième mode de réalisation est ici remplacée par une troisième conduite de dérivation c3 reliant un cinquième point de raccordement 35, disposé sur la première boucle principale A1 en aval du premier condenseur 2, à un sixième point de raccordement 36, disposé sur la première boucle principale A1 en amont du premier dispositif de pré-détente 4, et plus précisément entre l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et le premier dispositif de pré-détente 4. Ainsi dans ce mode de réalisation, il n’est pas nécessaire de prévoir le deuxième dispositif de prédétente 5 lorsque le fluide réfrigérant ne passe pas par l’échangeur de chaleur supplémentaire 3.
[0107] Un dispositif de détente secondaire 12 peut être disposé sur la boucle principale A1 en amont de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, et plus précisément entre le cinquième point de raccordement 35 et l’échangeur de chaleur supplémentaire 3. Ce dispositif de détente secondaire 12 peut être un dispositif de détente à diamètre d’ouverture variable permettant le passage du fluide réfrigérant sans perte de pression lorsqu’il est ouvert à son diamètre maximum. Une alternative peut également être que ce dispositif de détente secondaire 12 peut être contourné.
[0108] La boucle principale A1 peut comprendre une vanne anti-retour 65 disposée entre le premier condenseur 2 et le neuvième point de raccordement 39, et permettant d’éviter un reflux du fluide réfrigérant vers le premier condenseur 2.
[0109] La boucle principale A1 peut comprendre un quatrième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant de la première boucle principale A1 vers la troisième conduite de dérivation c3 au niveau du cinquième point de raccordement 35. Ce quatrième dispositif de contrôle peut notamment être une vanne d’arrêt (non représentée) disposée sur la branche principale A1 en aval du cinquième point de raccordement 35. Alternativement, c’est le dispositif de détente secondaire 12 qui comprend une fonction d’arrêt du flux, à l’image des dispositifs de détente principaux 7, 8.
[0110] La première boucle principale A1 peut ici comprendre un cinquième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant de la première boucle principale A1 vers la troisième conduite de dérivation c3 au niveau du sixième point de raccordement 36. Ce cinquième dispositif de contrôle peut notamment être une vanne trois voies 60 disposée, comme représenté, au niveau du sixième point de raccordement 36. Alternativement, le cinquième dispositif de contrôle peut comprendre deux vannes d’arrêt chacune disposée en amont du sixième point de raccordement 36 sur la première boucle principale A1 et sur la troisième conduite de dérivation c3, respectivement.
[0111] Les six modes de fonctionnement décrits en relation avec le deuxième mode de réalisation s’appliquent de manière similaire au troisième mode de réalisation, à la différence que :
- pour les quatre premiers modes de fonctionnement, le quatrième dispositif de contrôle est configuré pour ouvrir l’accès à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et le cinquième dispositif de contrôle est configuré pour fermer l’accès à la troisième conduite de dérivation c3 et ouvrir l’accès au premier dispositif de pré-détente 4 et à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3,
- pour les premier mode, deuxième et troisième modes de fonctionnement, le dispositif de détente secondaire 12 est traversant, c’est-à-dire qu’il présente une ouverte maximale de sorte à être traversé par le fluide réfrigérant avec une perte de pression minimale, à l’image deuxième dispositif de pré-détente 5 dans certain modes de fonctionnement du deuxième mode de réalisation,
- pour les cinquième et sixième modes de fonctionnement, le flux réfrigérant passe dans la troisième conduite de dérivation c3. A cet effet, le cinquième dispositif de contrôle est configuré pour ouvrir l’accès à la troisième conduite de dérivation c3 et fermer l’accès à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 de sorte que le fluide réfrigérant circule directement depuis le premier condenseur 2 au premier dispositif de détente de sous refroidissement 4.
[0112] Quatrième mode de réalisation
[0113] La figure 10 montre un quatrième mode de réalisation du dispositif de gestion thermique de l’invention.
[0114] Ce quatrième mode de réalisation peut être utilisé pour les différents modes de réalisation décrits en relation avec le deuxième mode de réalisation et permet de nouveaux modes de fonctionnement où l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 comme un évaporateur. Acet effet, ce mode de réalisation reprend les portions du circuit de fluide réfrigérant A du deuxième mode de réalisation et comprend en outre une quatrième et une cinquième conduite de dérivation c4, c5, en trait fin.
[0115] La quatrième conduite de dérivation c4 relie un septième point de raccordement 37, disposé sur la première boucle principale A1 en aval de la bouteille réservoir 6, à un huitième point de raccordement 38, disposé sur la première boucle principale A1 entre le premier dispositif de pré-détente 4 et la bouteille réservoir 6. Notamment, le troisième point de dérivation 33 est disposé en aval de l’échangeur de chaleur interne 11 , et en amont du premier 7 et du deuxième 8 dispositifs de détente principal. Alternativement, le septième point de raccordement 37 est confondu avec le troisième point de raccordement 33. Notamment le huitième point de raccordement 38 est situé en amont du point de raccordement 32 et plus particulièrement en amont de la vanne anti-retour 62.
[0116] La quatrième conduite de dérivation c4 peut comprendre une vanne antiretour 64 permettant d’éviter que le fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de pré-détente 4 ne contourne la bouteille réservoir 6 en passant par la quatrième conduite de dérivation c4.
[0117] La cinquième conduite de dérivation c5 relie un neuvième point de raccordement 39, disposé sur la première boucle principale A1 en aval de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, à un dixième point de raccordement 40, disposé sur la première boucle principale A1 en aval de l’évaporateur 9, 10. Notamment, le dixième point de raccordement 40 est disposé entre l’évaporateur 9, 10 et l’échangeur de chaleur interne 11 . Notamment encore, le dixième point de raccordement 40 est disposé entre le quatrième point de raccordement 34 et l’échangeur de chaleur interne 11 .
[0118] Le troisième dispositif de contrôle peut comprendre une vanne d’arrêt 55 disposé sur la quatrième conduite de dérivation c4 en aval du septième point de raccordement 37 afin de permettre ou non la circulation du fluide réfrigérant dans la quatrième conduite de dérivation c4. Alternativement, le premier dispositif de pré-détente 4 peut être configuré pour pouvoir arrêter un flux remontant vers l’échangeur de chaleur supplémentaire 3.
[0119] La cinquième conduite de dérivation c5 peut comprendre une vanne d’arrêt 58 afin d’empêcher le fluide réfrigérant sortant de l’évaporateur 9, 10 de remonter vers l’échangeur double fluide 3 dans les six premiers modes de réalisation.
[0120] Septième mode de fonctionnement
[0121 ] La figure 11 illustre un septième mode de fonctionnement (pour le quatrième mode de réalisation de la figure 10) dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de chauffage du flux d’air interne 100 via le premier condenseur 2 et de récupération de la chaleur provenant du premier circuit de fluide calorifique B1 via l’échangeur de chaleur supplémentaire 3.
[0122] Ainsi, dans ce mode de fonctionnement l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 n’est pas traversé par le fluide réfrigérant en amont de la bouteille réservoir 6, mais en aval. Le premier dispositif de pré-détente 4 n’a donc pas ici pour rôle de faire subir une perte de pression au fluide réfrigérant en amont de la bouteille réservoir 6, mais de détendre le fluide réfrigérant afin qu’il passe en faible pression avant de traverse l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et qu’il n’absorbe de l’énergie calorifique provenant du premier fluide calorifique du premier circuit de fluide caloporteur B1 .
[0123] A cet effet,
- le premier dispositif de contrôle est configuré pour rediriger le fluide réfrigérant en provenance du premier condenseur 2 vers la première conduite de dérivation c1 et fermer l’accès à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 au fluide réfrigérant en provenance du premier condenseur 2, et
- le troisième dispositif de contrôle est configuré d’une part pour laisser passer le fluide réfrigérant en provenance de la bouteille réservoir 6 dans la quatrième conduite de dérivation c4 et d’autre part pour bloquer le fluide réfrigérant de sorte qu’il ne circule pas vers le premier échangeur de chaleur 9 et au travers de la deuxième conduite de dérivation c2.
[0124] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant sortant du compresseur 1 traverse le premier condenseur 2 et y subit une première perte d’énergie calorifique au profit du flux d’air interne 100. Le flux d’air interne 100 est ainsi chauffé avant d’atteindre l’habitacle. Le fluide réfrigérant poursuit en direction du deuxième dispositif de pré-détente 5 au niveau duquel il subit une première perte de pression. Au niveau du point de raccordement 31 , le fluide réfrigérant est dirigé vers la première conduite de dérivation c1 , puis atteint la bouteille réservoir 6 via le deuxième point de raccordement 32. En sortie de la bouteille réservoir 6, le fluide réfrigérant est entièrement sous forme liquide et traverse l’échangeur de chaleur interne 11 au niveau de la première portion 21 où il va subir une deuxième perte d’énergie calorifique au profit du fluide réfrigérant passant dans la deuxième portion 22. Le fluide réfrigérant poursuit vers le septième point de raccordement 37 où il est dirigé vers la quatrième conduite de dérivation c4. Le fluide réfrigérant se dirige vers le premier dispositif de pré-détente 4. Le fluide réfrigérant est empêché de retourner vers la bouteille réservoir 6 au niveau de la vanne anti-retour 62 par la pression, supérieure, qu’y exerce le fluide réfrigérant arrivant depuis la première conduite de dérivation c1 . Au niveau du premier dispositif de pré-détente 4, le fluide réfrigérant subit une deuxième perte de pression. Le fluide réfrigérant passe alors dans l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 où il va absorber de l’énergie calorifique provenant du premier fluide calorifique du premier circuit de fluide caloporteur B1 . Le fluide réfrigérant sortant de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, arrive au neuvième point de raccordement 39 au niveau duquel il est dirigé vers la cinquième conduite de dérivation c5 dans la mesure où le premier dispositif de contrôle ferme l’accès à l’échangeur 3. Le fluide réfrigérant rejoint alors la première boucle principale A1 au niveau du dixième point de raccordement 40, puis est dirigé vers l’échangeur de chaleur interne 11 par l’action des vannes anti-retour 61 , 63 qui l’empêche de remonter vers le premier 9 et le deuxième 10 échangeur de chaleur. Au niveau de la deuxième portion 22, il absorbe de l’énergie calorifique provenant de la première portion 21 . Le fluide réfrigérant retourne alors au compresseur 1 .
[0125] Huitième mode de fonctionnement
[0126] La figure 12 illustre un huitième mode de fonctionnement (pour le quatrième mode de réalisation de la figure 10) dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de désembuage en parallèle du flux d’air interne 100. Ce mode de fonctionnement représente donc une alternative au sixième mode de fonctionnement de la figure 8.
[0127] Ici, au lieu que ce soit le deuxième échangeur de chaleur 10 qui récupère de l’énergie calorifique en parallèle du premier échangeur de chaleur 9, c’est l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 qui joue ce rôle.
[0128] A cet effet, le fluide réfrigérant circule en parallèle :
- dans le premier échangeur de chaleur 9 afin d’absorber de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100, et
- dans les quatrième c4 et cinquième c5 colonnes de dérivation afin de récupérer de la chaleur du premier fluide calorifique du premier circuit de fluide caloporteur B1 par l’échangeur de chaleur supplémentaire 3.
[0129] Ainsi, ce mode de fonctionnement est similaire au septième mode de fonctionnement à la différence que le fluide réfrigérant au niveau du septième point de raccordement 37 est scindée en deux parties où une première partie est dirigée vers la quatrième conduite de dérivation c4 et une deuxième partie est dirigée vers le troisième point de raccordement 33 en direction du premier dispositif de détente principal 7 et du premier échangeur de chaleur 9. Les deux parties du fluide réfrigérant se rejoignent ensuite au niveau du dixième point de raccordement 40, puis passent au travers de l’échangeur de chaleur interne 11 et retournent au compresseur 1.
[0130] Dans ce mode de fonctionnement :
- le premier dispositif de contrôle est configuré pour rediriger le fluide réfrigérant en provenance du premier condenseur 2 vers la première conduite de dérivation c1 et fermer l’accès à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 au fluide réfrigérant en provenance du premier condenseur 2, et
- le deuxième dispositif de contrôle est configuré d’une part pour laisser passer le fluide réfrigérant en provenance de la bouteille réservoir 6 dans la quatrième conduite de dérivation c4 et vers le premier échangeur de chaleur 9 et d’autre part pour bloquer le fluide réfrigérant de sorte qu’il ne circule pas au travers de la deuxième conduite de dérivation c2.
[0131] Cinquième mode de réalisation
[0132] La figure 13 illustre le cinquième mode de réalisation.
[0133] Ce cinquième mode de réalisation correspond à une variante du quatrième mode de réalisation de la figure 10 comprenant une sixième conduite de dérivation permettant de contourner le premier condenseur 2 pour les modes de fonctionnement de refroidissement (premier, troisième et quatrième mode de fonctionnement).
[0134] Ce cinquième mode de réalisation comprend donc une sixième conduite de dérivation c6 reliant un onzième point de raccordement 81 , disposé sur la première boucle principale A1 en aval du compresseur 1 , à un douzième point de raccordement 82, disposé sur la première boucle principale A1 en amont de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3. Plus précisément, le onzième point de raccordement 81 est disposé entre le compresseur 1 et le premier condenseur 2, et le douzième point de raccordement 82 est disposé entre le premier point de raccordement 31 et l’échangeur double fluide 3. Notamment, le douzième point de raccordement est disposé en amont ou en aval du neuvième point de raccordement 39. Dans une alternative, le douzième point de raccordement est disposé sur la troisième conduite de dérivation c5, notamment en amont de la vanne d’arrêt 58.
[0135] Comme représenté sur la figure 13, le circuit réfrigérant peut comprendre un sixième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant de la première boucle principale A1 vers la sixième conduite de de dérivation c6 au niveau du onzième point de raccordement 81 . Ce sixième dispositif de contrôle peut notamment être une vanne trois voies disposée au niveau du onzième point de raccordement 81 . Alternativement, et comme représenté, le sixième dispositif de contrôle peut comprendre deux vannes d’arrêt 56, 57, chacune disposée en aval du onzième point de raccordement 81 sur la première boucle principale A1 et sur la sixième conduite de dérivation, respectivement. Les vannes d’arrêt 56, 57 peuvent avoir une ouverture variable gérée électroniquement.
[0136] Concernant les modes de réalisation de refroidissement, le fluide réfrigérant sortant du compresseur 1 arrive au onzième point de raccordement 81 où il est dirigé vers la sixième conduite de dérivation c6. Le fluide réfrigérant rejoint alors l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 via le douzième point de raccordement 82. La suite de la réalisation respective de ces modes de fonctionnement est identique à ce qui est décrit en relation avec le deuxième mode de réalisation.
[0137] En outre, ce cinquième mode de réaliser le deuxième mode de fonctionnement, et du cinquième au huitième mode de réalisation de manière identique à ce qui est décrit plus haut.
[0138] Sixième mode de réalisation
[0139] Un sixième et un septième mode de réalisation sont représentés aux figures 14A à 18 et comprennent une deuxième boucle principale A2, en trait épais, qui relie directement le compresseur 1 à l’échangeur de chaleur supplémentaire 3.
[0140] La deuxième boucle principale A2 comprend dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, le compresseur 1 , l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, le premier dispositif de pré-détente 4, la bouteille réservoir 6 et l’évaporateur 9, 10. Notamment, la deuxième boucle principale A2 peut également comprendre l’échangeur de chaleur interne 11 .
[0141] Les figures 14A, 14B représente deux variantes (A et B) du sixième mode de réalisation où la deuxième boucle principale A2 comprend, en aval de la bouteille réservoir 6, le premier dispositif de détente principal 7 et le premier échangeur de chaleur 9. Les deux variantes diffèrent au niveau des éléments utilisés pour le premier dispositif de pré-détente 4.
[0142] Dans une première variante, représentée sur la figure 14A, le dispositif de prédétente 4 est identique à celui utilisé dans les cinq premiers modes de réalisation.
[0143] Ici, et comme représenté sur cette figure 14A, le circuit de fluide réfrigérant A peut comprendre une première branche de dérivation d1 reliant un premier point de jonction 41 , disposé sur la deuxième boucle principale A2 en aval du compresseur 1 , à un deuxième point de jonction 42, disposé sur la deuxième boucle principale A2 entre l’échangeur de chaleur supplémentaire 3 et le premier dispositif de pré-détente 4.
[0144] Comme représenté sur la figure 14A, le circuit réfrigérant peut comprendre un septième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant de la deuxième boucle principale A2 vers la première branche de dérivation d1 au niveau du premier point de jonction 41 . Ce septième dispositif de contrôle peut notamment être une vanne trois voies disposée au niveau du premier point de jonction 41 . Alternativement, et comme représenté, le septième dispositif de contrôle peut comprendre deux vannes d’arrêt 96, 97, chacune disposée en aval du premier point de jonction 41 sur la deuxième boucle principale A2 et sur la première branche de dérivation d1 , respectivement. Les vannes d’arrêt 96, 97 peuvent avoir une ouverture variable gérée électroniquement.
[0145] Comme représenté également, le circuit réfrigérant peut comprendre un huitième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant de la deuxième boucle principale A2 vers la première branche de dérivation d1 au niveau du deuxième point de jonction 42. Dans la première variante de ce sixième mode de réalisation, ce huitième dispositif de contrôle peut notamment être une vanne trois voies 59, comme représenté sur la figure 14A, disposée au niveau du deuxième point de jonction 42. Alternativement, le huitième dispositif de contrôle peut comprendre deux vannes d’arrêt, une disposée en aval du deuxième point de jonction 42 sur la deuxième boucle principale A2 et l’autre disposée en amont du deuxième point de jonction 42 sur la première branche de dérivation d1 , respectivement.
[0146] Selon la deuxième variante du sixième mode de réalisation représentée sur la figure 14B, le dispositif de pré-détente 4 est formé par deux vannes anti-retour préprogrammées 71 , 72, disposées en amont du deuxième point de jonction 42 sur la première branche de dérivation d1 et sur la deuxième boucle principale A2, respectivement.
[0147] Ainsi, ici le huitième dispositif de contrôle peut correspondre aux deux vannes anti-retours à détente préprogrammées 71 , 72.
[0148] Les autres éléments décrits en relation avec la première variante sont identiques dans la deuxième variante.
[0149] Comme représenté sur les figures 14A et 14B, le circuit de fluide réfrigérant A peut comprendre la deuxième conduite de dérivation c2 comprenant le deuxième dispositif de détente principal 8 et le deuxième échangeur de chaleur 10.
[0150] Le mode de désembuage en parallèle du flux d’air interne 100 (sixième mode de fonctionnement) et le mode de chauffage du flux d’air interne 100 via le premier condenseur 2 et de récupération de la chaleur du deuxième fluide caloporteur (cinquième mode de fonctionnement) décrits en relation avec le troisième mode de réalisation s’appliquent de manière similaire à la première variante de ce sixième mode de réalisation.
[0151] Brièvement, pour le mode de chauffage du flux d’air interne 100 via le premier condenseur 2 et de récupération de la chaleur du deuxième fluide caloporteur, le fluide réfrigérant sortant du compresseur 1 arrive en premier lieu au premier point de jonction 41 où il est dirigé vers l’échangeur interne 2 qu’il traverse et y subit une perte calorifique au profit du flux d’air interne 100. Le flux d’air interne 100 est ainsi chauffé avant d’atteindre l’habitacle. Le fluide réfrigérant poursuit en direction du deuxième point de jonction 42 où il est dirigé vers le premier dispositif de pré-détente 4 au niveau duquel il subit une première perte de pression. Puis le fluide réfrigérant atteint la bouteille réservoir 6. En sortie de la bouteille réservoir 6, le fluide réfrigérant en phase liquide sous- refroidi traverse l’échangeur de chaleur interne 11 au niveau de la première portion 21 où il va subir une deuxième perte d’énergie calorifique au profit du fluide réfrigérant passant dans la deuxième portion 22. Le fluide réfrigérant poursuit vers le troisième point de raccordement 33 où il est dirigé vers le deuxième dispositif de détente principal 8 où il va subir une deuxième perte de pression, supérieure à la première. Il passe alors dans le deuxième échangeur de chaleur 10 où il va absorber de l’énergie calorifique provenant des batteries ou du deuxième fluide caloporteur et passer en phase gazeuse. En sortie du deuxième échangeur de chaleur 10, le fluide réfrigérant rejoint l’échangeur de chaleur interne 11 via le quatrième point de raccordement 34. Au niveau de la deuxième portion 22 de l’échangeur de chaleur interne 11 , le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique provenant de la première portion 21 . Le fluide réfrigérant retourne ensuite au compresseur 1 .
[0152] Brièvement, pour le mode de désembuage en parallèle du flux d’air interne 100, ce dernier est identique au mode de chauffage du flux d’air interne 100 décrit ci-avant à la différence que le fluide réfrigérant circule en parallèle :
- dans le premier échangeur de chaleur 9 afin d’absorber de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100, et
- dans la deuxième conduite de dérivation c2 afin de récupérer de la chaleur des batteries ou du deuxième circuit de fluide calorifique B2 par le deuxième échangeur de chaleur 10.
[0153] Concernant la seconde variante du sixième mode de réalisation, les différents modes de fonctionnement décrits en relation avec la première variante sont identiques à la différence que la première détente est assurée par l’une des vannes d’arrêt 71 , 72 en amont du deuxième point de jonction 42, en fonction du mode de fonctionnement.
[0154] Neuvième mode de fonctionnement
[0155] La figure 15 illustre un mode de fonctionnement (pour le sixième mode de fonctionnement des figures 14A et 14B) dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement uniquement du flux d’air interne 100 via le premier échangeur de chaleur 9.
[0156] Dans ce mode de fonctionnement, le cinquième et le huitième dispositif de contrôle sont configurés pour fermer l’accès à la première branche de dérivation d1 .
[0157] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant arrive en premier lieu premier point de jonction 41 où il est dirigé vers l’échangeur de chaleur supplémentaire 3. Au niveau de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, il cède de l’énergie calorifique au premier fluide calorifique du premier circuit de fluide caloporteur B1 . Il rejoint ensuite le premier dispositif de pré-détente 4 par le biais du deuxième point de jonction 42. Au niveau du premier dispositif de pré-détente 4 il subit une première perte de pression. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite la bouteille réservoir 6. En sortie de la bouteille réservoir 6, le fluide réfrigérant traverse la première portion 21 de l’échangeur de chaleur interne 11 où il va subir une troisième perte d’énergie calorifique au profit du fluide réfrigérant passant dans la deuxième portion 22. Le fluide réfrigérant poursuit vers le troisième point de raccordement 33 où il est dirigé vers le premier dispositif de détente principal 7 au niveau duquel il subit une deuxième perte de pression, plus importante que la première, afin d’arriver à basse pression. Le fluide réfrigérant passe alors dans le premier échangeur de chaleur 9 où il absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100. Le flux d’air interne 100 est ainsi refroidi. En sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant rejoint le quatrième point de raccordement 34. Le fluide réfrigérant poursuit ensuite vers la deuxième portion 22 de l’échangeur de chaleur interne 11 où il absorbe de l’énergie calorifique provenant de la première portion 21 . Le fluide réfrigérant retourne alors au compresseur 1 .
[0158] Dixième mode de fonctionnement
[0159] La figure 16 illustre un dixième mode de fonctionnement (pour le sixième mode de fonctionnement des figures 14A et 14B) dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement uniquement des batteries via le deuxième échangeur de chaleur 9.
[0160] Ce mode de fonctionnement est identique au neuvième mode de fonctionnement sauf entre le troisième point de raccordement 33 et le quatrième point de raccordement 34. Ici, le fluide réfrigérant est dirigé depuis le troisième point de raccordement 33 vers le deuxième dispositif de détente principal 8 où il va subir une deuxième perte de pression, supérieure à la première. Il passe alors dans le deuxième échangeur de chaleur 10 où il va absorber de l’énergie calorifique dégagée par les batteries. En sortie du deuxième échangeur de chaleur 10, le fluide réfrigérant rejoint l’échangeur de chaleur interne 11 via le quatrième point de raccordement 34 avant de retourner au compresseur 1 .
[0161] Onzième mode de fonctionnement [0162] La figure 17 illustre un onzième mode de fonctionnement (pour le sixième mode de fonctionnement des figures 14A et 14B) correspondant à la combinaison du neuvième et du dixième mode de fonctionnement, où le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement à la fois du flux d’air interne 100 et à la fois des batteries.
[0163] De ce fait, le fluide réfrigérant circule en parallèle :
- dans le premier échangeur de chaleur 9 afin d’absorber de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100, et
- dans la deuxième conduite de dérivation c2 afin de refroidir les batteries.
[0164] A cet effet, le deuxième dispositif de contrôle est configuré pour laisser passer le fluide réfrigérant dans le premier et le deuxième échangeur de chaleur 9, 10.
[0165] Septième mode de réalisation
[0166] La figure 18 illustre un septième mode de réalisation de l’invention.
[0167] Ce septième mode de réalisation est une variante du sixième mode de réalisation et en reprend donc les éléments auxquels est ajoutée une deuxième branche de dérivation d2 reliant un troisième point de jonction 43, disposé sur la première branche de dérivation d1 en aval du premier condenseur 2, à un quatrième point de jonction 44, disposé sur la deuxième boucle principale A2 en amont de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3.
[0168] Dans ce mode de réalisation, la première branche de dérivation d1 peut comprendre la vanne anti-retour 65 disposée ici entre le premier condenseur 2 et le troisième point de raccordement 33. En outre, la deuxième branche de dérivation d2 peut comprendre le dispositif de détente secondaire 12.
[0169] L’ensemble des modes de fonctionnement décrit en relation avec le sixième mode de réalisation s’applique à ce septième mode de réalisation. En outre, ce septième mode de réalisation permet un mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de désembuage en série du flux d’air interne 100.
[0170] Ici, le fluide réfrigérant sortant du compresseur 1 arrive en premier lieu premier point de jonction 41 où il est dirigé vers le premier condenseur 2 qu’il traverse et y subit une perte calorifique au profit du flux d’air interne 100. Le flux d’air interne 100 est ainsi chauffé avant d’atteindre l’habitacle. Le fluide réfrigérant poursuit en direction du deuxième point de jonction 42 où il est dirigé vers le dispositif de détente secondaire 12 au sein duquel il subit une première perte de pression. Le fluide réfrigérant poursuit en direction de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3. Au sein de l’échangeur de chaleur supplémentaire 3, le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide calorifique B1 du fait qu’il a déjà cédé de l’énergie calorifique via le premier condenseur 2 et qu’il a subi une première perte de pression en traversant le dispositif de détente secondaire 12. Le fluide réfrigérant arrive alors au deuxième point de jonction 42 où il est dirigé vers le premier dispositif de pré-détente 4. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de pré-détente 4 où il subit éventuellement une deuxième perte de pression avant de rejoindre la bouteille réservoir 6. La suite de ce mode de fonctionnement est identique à celle du neuvième mode de fonctionnement.

Claims

Revendications
1 . Dispositif de gestion thermique d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comprenant un circuit de fluide réfrigérant (A) à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant (A) comprenant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : un compresseur (1), un condenseur (2, 3) destiné à absorber de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant, un dispositif de pré-détente (4, 5) disposé directement en amont d’une bouteille réservoir (6), un dispositif de détente principal (7, 8), et un évaporateur (9, 10) destiné à transmettre de l’énergie calorifique au fluide réfrigérant.
2. Dispositif de gestion thermique selon la revendication 1 , où le condenseur (2, 3) comprend un échangeur de chaleur supplémentaire (3) destiné à être traversé à la fois par le fluide réfrigérant et par un fluide annexe., le dispositif de pré-détente (4, 5) comprenant un premier dispositif de prédétente (4) et où le dispositif de gestion thermique comprenant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant une boucle principale (A1 , A2) comprenant dans le sens du fluide réfrigérant le compresseur (1), l’échangeur de chaleur supplémentaire (3), le premier dispositif de pré-détente (4) disposé directement en amont de la bouteille réservoir (6), le dispositif de détente principal (7, 8) et l’évaporateur (9, 10).
3. Dispositif de gestion thermique selon la revendication 2, où la boucle principale (A1 , A2) est une première boucle principale (A1), où le condenseur (2, 3) comprend en outre un premier condenseur (2) destiné transmettre de l’énergie calorifique à un fluide annexe et disposé sur la première boucle principale (A1) dans le sens de circulation du fluide réfrigérant entre le compresseur (1) et l’échangeur de chaleur supplémentaire (3).
4. Dispositif de gestion thermique selon la revendication 3, où le dispositif de pré-détente (4, 5) comprend un deuxième dispositif de prédétente (5), où le dispositif de gestion thermique comprend une première conduite de dérivation (c1) reliant un premier point de raccordement (31), disposé sur la première boucle principale (A1 ) en aval du premier condenseur (2), à un deuxième point de raccordement (32), disposé sur la première boucle principale (A1 ) entre le premier dispositif de pré-détente (4) et la bouteille réservoir (6), et où le deuxième dispositif de pré-détente (5) est disposé entre le premier condenseur (2) et la bouteille réservoir (6).
5. Dispositif de gestion thermique selon la revendication 4, comprenant en outre une quatrième conduite de dérivation (c4) reliant un septième point de raccordement (37), disposé sur la première boucle principale (A1 ) en aval de la bouteille réservoir (6), à un huitième point de raccordement (38), disposé sur la première boucle principale (A1 ) entre le premier dispositif de prédétente (4) et la bouteille réservoir (6), et une cinquième conduite de dérivation (c5) reliant un neuvième point de raccordement (39), disposé sur la première boucle principale (A1 ) en aval de l’échangeur de chaleur supplémentaire (3), à un dixième point de raccordement (40), disposé sur la première boucle principale (A1 ) en aval de l’évaporateur (9, 10).
6. Dispositif de gestion thermique selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, comprenant en outre une sixième conduite de dérivation (c6) reliant un onzième point de raccordement (81), disposé sur la première boucle principale (A1 ) en aval du compresseur (1), à un douzième point de raccordement (82), disposé sur la première boucle principale (A1 ) en amont de l’échangeur de chaleur supplémentaire (3).
7. Dispositif de gestion thermique selon la revendication 3, comprenant en outre une troisième conduite de dérivation (c3) reliant un cinquième point de raccordement (35), disposé sur la première boucle principale (A1 ) en aval du premier condenseur (2), à un sixième point de raccordement (36), disposé sur la première boucle principale (A1 ) entre l’échangeur de chaleur supplémentaire (3) et le premier dispositif de prédétente (4).
8. Dispositif de gestion thermique selon la revendication 2, où la boucle principale (A1 , A2) est une deuxième boucle principale (A2), où le condenseur (2, 3) comprend en outre un premier condenseur (2) destiné à transmettre de l’énergie calorifique à un flux d’air interne (100), et où le dispositif de gestion thermique comprend dans le sens de circulation du fluide réfrigérant une première branche de dérivation (d1 ) reliant un premier point de jonction (41 ), disposé sur la deuxième boucle principale (A2) en aval du compresseur (1), à un deuxième point de jonction (42), disposé sur la deuxième boucle principale (A2) en amont du premier dispositif de prédétente (4), ladite première branche de dérivation (d1) comprenant le premier condenseur (2).
9. Dispositif de gestion thermique selon la revendication 9, comprenant en outre une deuxième branche de dérivation (d2) reliant un troisième point de jonction (43), disposé sur la deuxième boucle principale (A2) en aval du premier condenseur (2), à un quatrième point de jonction (44), disposé sur la deuxième boucle principale (A2) en amont de l’échangeur de chaleur supplémentaire (3), ladite deuxième conduite de dérivation comprenant un dispositif de détente secondaire (12).
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