EP4658515A1 - Systeme de conditionnement thermique - Google Patents

Systeme de conditionnement thermique

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Publication number
EP4658515A1
EP4658515A1 EP24701993.8A EP24701993A EP4658515A1 EP 4658515 A1 EP4658515 A1 EP 4658515A1 EP 24701993 A EP24701993 A EP 24701993A EP 4658515 A1 EP4658515 A1 EP 4658515A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exchanger
branch
flow
connection point
regulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701993.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mohamed Yahia
Bertrand Nicolas
Rabih MURR
Stefan Karl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo 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 EP4658515A1 publication Critical patent/EP4658515A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser
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    • B60H2001/00957—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising locations with heat exchange within the refrigerant circuit itself, e.g. cross-, counter-, or parallel heat exchange

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems.
  • Such systems can, for example, be fitted to motor vehicles. These systems ensure thermal regulation of various parts of the vehicle, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, when the vehicle is electrically powered.
  • Heat exchanges are managed mainly by the compression and expansion of a refrigerant fluid circulating in a circuit in which several heat exchangers are arranged.
  • a compressor discharges the refrigerant fluid in a high pressure state and allows circulation of the refrigerant fluid in the circuit.
  • So-called chemical refrigerants generally have a high global warming potential (GWP coefficient), which is a disadvantage. It is possible to use carbon dioxide as a refrigerant, which by definition has a global warming coefficient equal to one.
  • the thermodynamic properties of this gas mean that the compressor discharge pressure is generally in the range 80 to 130 bar, so that the system provides sufficient thermal power.
  • the discharge temperature of the refrigerant for this pressure range can in certain cases of use be problematic for the compressor, because it is too high. In addition, this high discharge temperature can also be annoying for certain organs in which the refrigerant fluid at high pressure and high temperature circulates.
  • a thermal conditioning system for a motor vehicle comprising a refrigerant fluid circuit configured to circulate a refrigerant fluid, the refrigerant fluid circuit comprising:
  • a main loop comprising successively according to the direction of circulation of the refrigerant fluid: -- a compressor
  • a second heat exchanger configured to exchange heat with an air flow outside the vehicle passenger compartment
  • a first branch branch connecting a first connection point arranged on the main loop downstream of an outlet of the compressor and upstream of the first exchanger to a second connection point arranged on the main loop downstream of the second heat exchanger and upstream upstream of the accumulation device, the first branch comprising a third regulator,
  • a second bypass branch connecting a third connection point arranged on the main loop between the first exchanger and the second expansion valve to a fourth connection point arranged on the main loop downstream of the second exchanger and upstream of the accumulation device, the second bypass branch successively comprising a fourth expansion valve and a third heat exchanger, in which the main loop comprises an internal exchanger configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid circulating between the first expansion valve and the second expansion valve and the refrigerant fluid downstream of the accumulation device and upstream of a compressor inlet.
  • the refrigerant circulating between the first expansion valve and the second expansion valve circulates from the first expansion valve to the second expansion valve.
  • the refrigerant fluid circulating between the first expander and the second expander circulates from the second expander to the first expander.
  • This refrigerant circuit architecture allows heat to be transferred to the indoor air flow at the first heat exchanger and selectively absorb heat or transfer heat to the outdoor air flow at the second exchanger, by controlling the pressure at the inlet of the second exchanger.
  • the second exchanger can selectively absorb a controlled amount of heat from the ambient air, or transfer a controlled amount of heat to the ambient air. In both cases, the efficiency of the internal heat exchanger can also be controlled, which allows the compressor discharge temperature to be controlled.
  • the first heat exchanger is configured to exchange heat with an air flow inside a passenger compartment of the vehicle.
  • the first heat exchanger is configured to exchange heat with a heat transfer liquid circulating in a closed heat transfer liquid circuit, the heat transfer liquid circuit comprising a heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air inside the passenger compartment of the vehicle.
  • the internal heat exchanger comprises a first heat exchange section arranged on the main loop between the first expander and the second expander, as well as a second heat exchange section arranged on the main loop downstream of the accumulator and upstream of the compressor inlet.
  • the internal heat exchanger is configured to enable heat exchange between the refrigerant in the first heat exchange section and the refrigerant in the second heat exchange section.
  • the third heat exchanger is thermally coupled with an element of an electric drive chain of a motor vehicle.
  • the third heat exchanger makes it possible to selectively cool or heat the element of the vehicle's electric powertrain.
  • the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electrical energy storage battery.
  • the element of the electric drive chain of the vehicle comprises an electric traction motor of the vehicle.
  • the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electronic unit for controlling the electric traction motor of the vehicle.
  • the third heat exchanger is thermally coupled with the element of the electric traction chain via a heat transfer liquid circulating in a heat transfer liquid circuit.
  • the first regulator is for example an electronic regulator.
  • the second regulator, the third regulator, the fourth regulator can be electronic expansion valves.
  • the thermal conditioning system comprises:
  • a third branch branch connecting a fifth connection point arranged on the main loop between the second regulator and the first regulator to a sixth connection point arranged on the main loop between the second connection point and the fourth connection point, the third branch of diversion successively comprising a fifth expansion valve and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with the interior air flow.
  • the fourth heat exchanger can cool the air flow inside the passenger compartment, so as to cool the passenger compartment.
  • the refrigerant circuit may comprise a first one-way valve arranged on the main loop between the sixth connection point and the fourth connection point.
  • the first one-way valve is configured to allow circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point to the fourth connection point and configured to prohibit circulation of refrigerant fluid from the fourth connection point to the sixth connection point.
  • the first one-way valve is for example a non-return valve.
  • the thermal conditioning system comprises:
  • a third branch branch connecting a fifth connection point arranged on the second branch branch between the third connection point and the fourth regulator to a sixth connection point arranged on the second branch branch between the third exchanger and the fourth point connection, the third branch branch successively comprising a fifth regulator and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with the interior air flow.
  • the fourth heat exchanger can selectively cool the flow of air inside the passenger compartment or heat this flow of interior air.
  • the fourth exchanger is arranged upstream of the first exchanger in a direction of flow of the interior air flow.
  • the refrigerant fluid circuit comprises a first one-way valve arranged on the third branch branch between the fourth exchanger and the sixth connection point.
  • the first one-way valve is configured to allow circulation of refrigerant from the fifth connection point to the sixth connection point and configured to prohibit circulation of refrigerant from the sixth connection point to the fifth connection point.
  • the thermal conditioning system comprises:
  • a fourth branch branch connecting a seventh connection point located on the main loop downstream of the first connection point and upstream of the first exchanger to an eighth connection point located on the second branch branch downstream of the fourth regulator and further upstream of the fourth connection point, the fourth branch branch comprising a sixth regulator.
  • the fourth branch of diversion allows the high pressure and high temperature refrigerant fluid leaving the compressor to return to the compressor inlet without passing through the first exchanger or the second exchanger.
  • the fourth branch of diversion brings the refrigerant fluid at high pressure to the inlet of the accumulator.
  • the flow circulating in the fourth branch of diversion makes it possible to increase the total flow of refrigerant fluid supplied by the compressor and thus increase the thermal heating power supplied by the refrigerant fluid.
  • the eighth connection point is arranged downstream of the third exchanger.
  • the eighth connection point is arranged upstream of the third exchanger.
  • the thermal conditioning system comprises a fourth branch branch connecting a seventh connection point arranged on the main loop downstream of the first connection point and upstream of the first exchanger to an eighth point connection arranged on the main loop downstream of the fourth connection point and upstream of the accumulation device, the fourth branch branch comprising a sixth regulator.
  • the thermal conditioning system comprises:
  • a fifth branch branch connecting a ninth connection point arranged on the second branch branch downstream of the third exchanger and upstream of the fourth connection point to a tenth connection point located on the main loop between the third connection point and the second regulator.
  • the tenth connection point is arranged between the first regulator and the internal exchanger.
  • the tenth connection point is arranged between the internal exchanger and the second regulator.
  • the refrigerant circuit comprises a second one-way valve disposed on the fifth branch.
  • the second one-way valve is configured to allow refrigerant flow from the ninth connection point to the tenth connection point and configured to prohibit refrigerant flow from the tenth connection point to the ninth connection point.
  • the fifth branch of diversion allows the refrigerant fluid at high pressure or intermediate pressure leaving the third exchanger to join the main loop and from there reach the inlet of the compressor.
  • the fifth branch of diversion thus allows the refrigerant fluid to provide heat to the element of the electric traction chain at the level of the third exchanger, that is to say allows heating of the element of the chain electric traction.
  • the second one-way valve is for example a check valve.
  • the second branch branch comprises a seventh regulator disposed between the ninth connection point and the fourth connection point.
  • the seventh expansion valve allows the refrigerant fluid coming from the third exchanger to be expanded before it mixes with the refrigerant fluid leaving the fourth exchanger.
  • the fourth exchanger can therefore operate at a higher pressure than that of the third exchanger, therefore at a higher temperature.
  • the seventh regulator is arranged between the ninth connection point and the eighth connection point.
  • the fifth branch of diversion comprises an eighth regulator.
  • the eighth expander makes it possible to expand the refrigerant fluid coming from the third exchanger before entering the first heat exchange section of the internal exchanger, and therefore to control the heat exchange in the internal exchanger.
  • the eighth regulator is for example a calibrated orifice.
  • the first regulator is arranged between the first exchanger and the third connection point.
  • the first regulator is arranged between the tenth connection point and the third connection point.
  • the refrigerant circuit may include a third one-way valve arranged on the main loop between the first exchanger and the third connection point.
  • the third one-way valve is configured to allow circulation of refrigerant fluid from the first exchanger to the third connection point and configured to prohibit circulation of refrigerant fluid from the third connection point to the first exchanger.
  • the third one-way valve is for example a non-return valve.
  • the main loop comprises a first shut-off valve disposed between the first connection point and the first heat exchanger.
  • the first shut-off valve is arranged between the first connection point and the seventh connection point.
  • the main loop includes a second shut-off valve disposed between the second connection point and the fourth connection point.
  • the second stop valve is arranged between the second connection point and the sixth connection point.
  • the first shut-off valve is an electrically operated valve.
  • the second shut-off valve is an electrically operated valve.
  • the first shut-off valve is a two-way valve.
  • the second shut-off valve is a two-way valve.
  • the thermal conditioning system comprises a refrigerant distribution module comprising:
  • the first channel partly forms the second branch of diversion
  • the second channel partly forms the third branch of diversion
  • the third channel partly forms the fifth branch of diversion
  • the channels of the refrigerant distribution module module are formed by internal recesses of a metal block.
  • the refrigerant distribution module may include an eighth regulator placed on the third channel.
  • the thermal conditioning system comprises a refrigerant distribution module comprising:
  • the first regulator is arranged on the first channel between the third inlet/outlet and the connection point, the first channel partly forms the main loop, the second channel partly forms the fifth branch.
  • the channels of the refrigerant distribution module module are formed by internal recesses of a metal block.
  • the refrigerant distribution module may include an eighth regulator placed on the second channel.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a mode known as passenger compartment dehumidification and battery cooling in which:
  • the intermediate pressure value is lower than the high pressure value.
  • the low pressure value is lower than the intermediate pressure value.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described previously, in a so-called mode of battery heating with energy recovery from outside air in which:
  • a total flow of refrigerant fluid circulates in the compressor where it passes at high pressure, and circulates in the main loop, in the first exchanger, in the second branch of diversion, successively in the fourth expander where it passes at intermediate pressure, in the third heat exchanger where it transfers heat, in the fifth branch of diversion, in the main loop successively in the internal exchanger, in the second expander where it passes at low pressure, in the second exchanger where it receives heat heat from the outside air flow, in the accumulation device, in the internal exchanger, and returns to the compressor.
  • the total flow of refrigerant can transfer heat to the interior air flow at the level of the first exchanger.
  • the total flow of refrigerant fluid can also circulate in the first exchanger without giving up heat to the interior air flow.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as already described, in a mode known as battery heating and passenger compartment heating with energy recovery from the outside air in which:
  • a total flow of refrigerant fluid circulates in the compressor where it passes at high pressure, and circulates in the main loop, in the first exchanger where it transfers heat to the interior air flow, and is divided between:
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described, in a so-called passenger compartment dehumidification mode with energy recovery from the outside air in which:
  • a total flow of refrigerant fluid circulates in the compressor where it passes at high pressure, and circulates in the main loop, in the first exchanger where it transfers heat to the interior air flow, and is divided between:
  • the fourth exchanger and the second exchanger both operate as an evaporator.
  • the refrigerant fluid receives heat from the interior air flow, with the aim of cooling and dehumidifying it.
  • the refrigerant fluid receives heat from the exterior air flow, this heat contributing to heating the interior air flow at the level of the first exchanger.
  • the pressure in the fourth exchanger can be higher than the pressure in the second exchanger, since the refrigerant fluid coming from the fourth exchanger undergoes expansion while passing through the seventh expander before joining the refrigerant fluid coming from the second exchanger.
  • the evaporation temperature in the fourth exchanger can therefore be higher than that in the second interchange. It is therefore possible to recover heat at the level of the second exchanger even in a negative ambient temperature, without risking icing up the fourth exchanger.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as previously described, in a mode known as accelerated heating of the passenger compartment and the battery in which:
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called passenger compartment heating and energy recovery mode in which:
  • a total flow of refrigerant fluid circulates in the compressor where it passes at high pressure, and circulates in the main loop, in the first exchanger where it transfers heat to the interior air flow, and is divided between:
  • FIG. 1 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first variant of the first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second variant of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first variant of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second variant of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a third variant of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a fourth variant of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1, operating in a first mode of operation, called passenger compartment dehumidification and battery cooling mode
  • FIG. 10 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 4, operating in a second operating mode, called battery heating mode with energy recovery from the outside air,
  • FIG. 1 1 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 5, operating in a third operating mode, called battery heating and passenger compartment heating mode with energy recovery from the outside air,
  • FIG. 12 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 5, operating according to a fourth mode of operation, called passenger compartment dehumidification mode with energy recovery from the outside air,
  • FIG. 13 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 4, operating in a fourth mode of operation, called accelerated heating mode of the passenger compartment and the battery,
  • FIG. 14 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 4, operating in one mode, called passenger compartment heating and energy recovery mode.
  • a first element upstream of a second element means that the first element is placed before the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of a fluid .
  • a first element downstream of a second element means that the first element is placed after the second element with respect to the direction circulation, or path, of the fluid considered.
  • the term "a first element is upstream of a second element” means that the refrigerant fluid successively travels through the first element, then the second element, without passing through the compression device. In other words, the refrigerant fluid leaves the compression device, possibly passes through one or more elements, then passes through the first element, then the second element, then returns to the compression device, possibly after passing through other elements.
  • the thermal conditioning system 100 which will be described comprises an electronic control unit 60 receiving information from different sensors measuring in particular the characteristics of the refrigerant fluid at various points of the circuit.
  • the electronic control unit 60 also receives instructions issued by the occupants of the vehicle, such as for example the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic control unit 60 can also receive instructions from other electronic subsystems, such as for example the electrical energy storage battery management system.
  • the electronic control unit 60 implements control laws allowing the control of the different actuators, in order to ensure the control of the thermal conditioning system 100 so as to ensure the instructions received.
  • the compression device 7 can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compression device 7 comprises a suction side of the low-pressure refrigerant fluid, also called inlet 7a of the compression device, and a side delivery of the refrigerant fluid at high pressure, also called outlet 7b of the compression device 7.
  • the internal moving parts of the compressor 7 pass the refrigerant fluid from a low pressure on the inlet side 7a to a high pressure on the outlet side 7b. After expansion in one or more expansion members and circulation in at least part of the circuit, the refrigerant fluid returns to inlet 7a of compressor 7 and begins a new thermodynamic cycle.
  • the refrigerant fluid circuit 10 forms a closed circuit in which the refrigerant fluid can circulate.
  • the refrigerant fluid circuit 10 is sealed when it is in a nominal operating state, that is to say without defects or leaks.
  • Each connection point of circuit 10 allows the refrigerant fluid to pass into one or other of the circuit portions joining at this connection point.
  • the distribution of the refrigerant fluid between the circuit portions joining at a connection point is done by adjusting the opening or closing of the stop valves, non-return valves or expansion devices included on each of these portions.
  • each connection point is a means of redirecting the refrigerant fluid arriving at this connection point.
  • Various shut-off valves and non-return valves thus make it possible to selectively direct the refrigerant fluid into the different branches of the refrigerant circuit, in order to ensure different operating modes, as will be described later.
  • the refrigerant fluid used by the refrigerant fluid circuit 10 is here a natural fluid, such as R744. It is also possible to use a chemical refrigerant, such as R1234yf, or R134a.
  • Each refrigerant expansion device can be an electronic expansion valve.
  • the passage section for passing the refrigerant fluid can be adjusted continuously between a closed position and a maximum open position.
  • an electronic regulator control module controls an electric motor which moves a movable shutter controlling the passage section offered to the refrigerant fluid.
  • the closed position also called the closed position
  • the circulation of refrigerant is interrupted, that is to say that the flow of refrigerant passing through the electronic expansion valve is zero.
  • the maximum open position the refrigerant fluid passes through the regulator without undergoing expansion.
  • interior air flow Fi means a flow of air intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • This interior air flow Fi can circulate in a heating, ventilation and/or air conditioning installation, frequently referred to by the English term “HVAC”, for “Heating, Ventilating and Air Conditioning”. This installation has not been shown in the various figures.
  • a first motor-fan group, not shown, is placed in the heating, ventilation and/or air conditioning installation in order to increase, if necessary, the flow rate of the interior air flow Fi.
  • external air flow Fe we mean an air flow which is not intended for the passenger compartment of the vehicle. In other words, this air flow Fe remains outside the vehicle cabin.
  • a second motor-fan group also not shown, can be activated in order to increase if necessary the flow rate of the exterior air flow Fe.
  • the air flow provided by the first as well as by the second motor-fan group can be adjusted in real time according to heat exchange needs, for example by the electronic unit 60 for controlling the thermal conditioning system 100.
  • first exchanger is equivalent to the term “first heat exchanger”.
  • internal exchanger is equivalent to the term “internal heat exchanger”.
  • accumulation device is equivalent to the term “refrigerant accumulation device”.
  • the heat transfer liquid circuit(s) also form one or more closed and sealed circuits in which a heat transfer liquid can circulate.
  • Figure 1 shows a thermal conditioning system 100 for a motor vehicle, comprising a refrigerant circuit 10 configured to circulate a refrigerant fluid.
  • the refrigerant circuit 10 includes:
  • a main loop A comprising successively according to the direction of circulation of the refrigerant fluid:
  • a second heat exchanger 2 configured to exchange heat with an external air flow Fe to the passenger compartment of the vehicle
  • a first branch B connecting a first connection point 11 arranged on the main loop A downstream of an outlet 7b of the compressor 7 and upstream of the first exchanger 1 to a second connection point 12 arranged on the main loop A downstream of the second heat exchanger 2 and upstream of the accumulation device 8, the first branch B comprising a third expansion valve 33,
  • a second branch C connecting a third connection point 13 located on the main loop A between the first exchanger 1 and the second regulator 32 to a fourth connection point 14 located on the main loop A downstream of the second exchanger 2 and upstream of the accumulation device 8, the second branch C successively comprising a fourth regulator 34 and a third heat exchanger 3.
  • the main loop A comprises an internal exchanger 6 configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid circulating between the first expander 31 and the second expander 32 and the refrigerant fluid downstream of the accumulation device 8 and upstream of an inlet 7a of compressor 7.
  • the accumulation device 8 also called an accumulator, forms a liquid refrigerant storage volume.
  • the accumulation device 8 makes it possible to compensate for the variations depending on the operating conditions of the quantity of refrigerant circulating in the circuit 10.
  • the accumulation device 8 also makes it possible to separate the liquid phase and the gas phase of the refrigerant fluid from so as to supply the compressor 7 with refrigerant in gaseous form.
  • the refrigerant fluid circulating between the first expander 31 and the second expander 32 circulates from the first expander 31 to the second expander 32.
  • the refrigerant fluid circulating between the first expander 31 and the second expander 32 circulates from the second expander 32 to the first expander 31.
  • This refrigerant circuit architecture makes it possible to transfer heat to the interior air flow Fi at the level of the first heat exchanger 1 and to selectively absorb heat or transfer heat to the exterior air flow Fe at the level of the second exchanger 2, while controlling the pressure at the inlet of the second exchanger 2.
  • the second exchanger 2 can selectively absorb a controlled quantity of heat from the outside air Fe, or release a controlled quantity of heat to the outside air Fe.
  • the efficiency of the internal heat exchanger 6 can be controlled by controlling the pressure at the inlet of the internal exchanger 6, which makes it possible to control the discharge temperature of the compressor 7.
  • discharge temperature we mean the temperature of the refrigerant fluid leaving compressor 7.
  • the first heat exchanger 1 is configured to exchange heat with an interior air flow Fi in a passenger compartment of the vehicle.
  • the thermal coupling between the first heat exchanger 1 and the interior air flow Fi is said to be direct.
  • the air flow Fi is in contact with the walls of the heat exchanger in which the refrigerant fluid circulates.
  • the first exchanger 1 is arranged in the heating, ventilation and/or air conditioning installation of the vehicle.
  • the first heat exchanger 1 is configured to exchange heat with a heat transfer liquid circulating in a closed circuit 30 of heat transfer liquid.
  • the heat transfer liquid circuit 30 comprises a heat exchanger 1 B configured to exchange heat with an interior air flow Fi in the passenger compartment of the vehicle.
  • the thermal coupling between the first heat exchanger 1 and the interior air flow Fi is in this case called indirect, since it is carried out via a heat transfer liquid which transfers the heat supplied by the refrigerant fluid to the flow of air Fi supplying the passenger compartment of the vehicle.
  • the heat transfer liquid circulating in circuit 30 is for example a mixture of water and glycol.
  • the heat exchanger 1 B also called heating radiator, is arranged in the heating, ventilation and/or air conditioning installation of the vehicle.
  • the second exchanger 2 is for example arranged in the front of the vehicle, in order to directly receive the flow of outside air.
  • the second exchanger 2 can be placed just behind the grille of the vehicle.
  • the grille may include a movable shutter making it possible to control, that is to say vary on demand, the section of passage of the exterior air flow in the grille.
  • the internal heat exchanger 6 comprises a first heat exchange section 6a arranged on the main loop A between the first expander 31 and the second expander 32.
  • the internal heat exchanger 6 also includes a second heat exchanger section 6a. heat exchange 6b arranged on the main loop A downstream of the accumulator 8 and upstream of the inlet 7a of the compressor 7.
  • the internal heat exchanger 6 is configured to allow heat exchange between the refrigerant in the first heat exchange section 6a and the refrigerant in the second heat exchange section 6b.
  • the refrigerant fluid circulating at high pressure in the main loop A can thus transfer heat to the refrigerant fluid circulating at a lower pressure in the main loop A.
  • the third heat exchanger 3 is thermally coupled with an element 25 of an electric traction chain of a motor vehicle.
  • the third heat exchanger 3 makes it possible to selectively cool or heat the element 25 of the vehicle's electric traction chain. Element 25 of the vehicle's electric traction chain can thus be maintained, or placed, in a preferential temperature range corresponding to the optimal operation of the element.
  • Element 25 of the vehicle's electric traction chain here includes an electrical energy storage battery.
  • element 25 of the vehicle's electric traction chain comprises an electric vehicle traction motor.
  • element 25 of the electric traction chain of the vehicle comprises an electronic unit for controlling the electric traction motor of the vehicle.
  • the third heat exchanger 3 is thermally coupled with element 25 of the electric traction chain via a heat transfer liquid circulating in a heat transfer liquid circuit 40.
  • the heat transfer liquid circulating in the heat transfer liquid circuit 40 can exchange heat on the one hand with the refrigerant fluid circulating in the third heat exchanger 3 and on the other hand with the element 25 of the traction chain electric vehicle.
  • the heat transfer liquid thus allows a heat transfer between the refrigerant fluid and element 25 of the electric traction chain.
  • the heat transfer liquid circulates between the elements of the battery, or inside the wall of the electric motor, or the electric motor.
  • the heat transfer liquid circuit 40 and the heat transfer liquid circuit 30 are not connected. In other words, the heat transfer liquid from circuit 40 does not mix with the heat transfer liquid from circuit 30.
  • the heat transfer liquid of circuit 40 may be a dielectric fluid. When the heat transfer liquid of circuit 40 is a dielectric liquid, it can be in direct contact with electrically live components.
  • the first expansion valve 31 is for example an electronic expansion valve.
  • the second expander 32, the third expander 33, the fourth expander 34 can be electronic expanders.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a third branch branch D1 connecting a fifth connection point 15-1 arranged on the main loop A between the second regulator 32 and the first regulator 31 to a sixth connection point 16-1 arranged on the main loop A between the second connection point 12 and the fourth connection point 14.
  • the third branch D1 successively comprises a fifth expander 35 and a fourth heat exchanger 4 configured to exchange heat with the interior air flow Fi.
  • the fourth heat exchanger 4 makes it possible to cool the interior air flow Fi in the passenger compartment, so as to cool the passenger compartment and ensure the thermal comfort of the passengers.
  • the refrigerant fluid circuit 10 comprises a first one-way valve 43-1 arranged on the main loop A between the sixth connection point 16-1 and the fourth connection point 14.
  • the first unidirectional valve 43-1 is configured to authorize a circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point 16-1 to the fourth connection point 14.
  • the first unidirectional valve 43-1 is also configured to prohibit a circulation of refrigerant fluid from the fourth connection point 14 towards the sixth connection point 16-1.
  • the first one-way valve 43-1 is in the example illustrated a non-return valve.
  • a check valve is a passive member reacting to the pressure difference existing between its inlet and its outlet. No electrical control is necessary.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a third branch of branch D2 connecting a fifth connection point 15-2 arranged on the second branch of branch C between the third point of connection 13 and the fourth regulator 34 at a sixth connection point 16-2 arranged on the second branch of diversion C between the third exchanger 3 and the fourth connection point 14.
  • the third branch D2 successively comprising a fifth expansion valve 35 and a fourth heat exchanger 4 configured to exchange heat with the interior air flow Fi.
  • the third branch of derivation can be chosen according to two distinct variants D1 and D2.
  • the fourth exchanger 4 is arranged in the heating, ventilation and/or air conditioning system of the vehicle.
  • the fourth exchanger 4 is arranged upstream of the exchanger ensuring the heating of the interior air flow Fi, which is, depending on the embodiments, the first exchanger 1 or the exchanger 1 B.
  • the refrigerant fluid circuit 10 comprises a first one-way valve 43-2 arranged on the third branch branch D2 between the fourth exchanger 4 and the sixth connection point 16-2.
  • the first one-way valve 43-2 is configured to allow circulation of refrigerant fluid from the fifth connection point 15-2 to the sixth connection point 16-2 and configured to prohibit circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point 16-2 towards the fifth connection point 15-2.
  • the circulation of refrigerant in each exchanger may be blocked.
  • the direction of circulation of the refrigerant fluid in the second exchanger 2 can be reversed depending on the operating modes of the thermal conditioning system. In particular, the direction of operation may be different depending on whether the second exchanger 2 transfers heat to the exterior air flow Fe or receives heat from the exterior air flow Fe.
  • the first heat exchange section 6a of the internal exchanger 6 receives the refrigerant fluid coming from the second expander 32, and according to other operating modes the first heat exchange section 6a of the The internal exchanger 6 supplies refrigerant fluid to the second expander 32.
  • the second expander 32 is a bidirectional expander.
  • the direction of circulation in the second heat exchange section 6b of the internal exchanger 6 is constant. By this we mean that the direction of circulation of the refrigerant fluid in the second heat exchange section 6b is identical for all operating modes of the thermal conditioning system 100.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a fourth branch E connecting a seventh connection point 17 arranged on the main loop A downstream of the first connection point 11 and upstream of the first exchanger 1 to an eighth connection point 18 arranged on the second branch of diversion C downstream of the fourth regulator 34 and upstream of the fourth connection point 14.
  • the fourth branch of diversion E comprises a sixth regulator 36 .
  • the fourth branch of diversion E allows the refrigerant fluid at high pressure and high temperature at the outlet of the compressor 7 to return to the inlet 7a of the compressor without passing through the first exchanger 1 nor through the second exchanger 2.
  • the fourth branch of bypass E returns the refrigerant to high pressure towards the inlet of the accumulator 8.
  • the flow circulating in the fourth branch E makes it possible to increase the total flow of refrigerant fluid supplied by the compressor 7 and thus increase the thermal heating power supplied by the refrigerant fluid .
  • connection point 18 is arranged downstream of the third exchanger 3.
  • the refrigerant fluid traveling through the fourth branch E does not pass through the third exchanger 3.
  • connection point 18 is arranged upstream of the third exchanger 3.
  • connection point 18 is thus arranged between the outlet 34b of the fourth expander 34 and the inlet 3a of the third exchanger 3.
  • the refrigerant fluid passing through the fourth branch E can pass through the third exchanger 3 then join the main loop A at the level of the fourth connection point 14.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a fourth branch E connecting a seventh connection point 17 disposed on the main loop A downstream of the first connection point 1 1 and downstream upstream of the first exchanger 1 to an eighth connection point 18 arranged on the main loop A downstream of the fourth connection point 14 and upstream of the accumulation device 8.
  • the fourth branch E comprises a sixth regulator 36 .
  • the eighth connection point 18 is arranged between the fourth connection point 14 and the input of the accumulator 8.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a fifth branch F connecting a ninth connection point 19 arranged on the second branch C downstream of the third exchanger 3 and upstream of the fourth connection point 14 to a tenth connection point 20 arranged on the main loop A between the third connection point 13 and the second regulator 32.
  • the tenth connection point 20 is arranged between the first regulator 31 and the internal exchanger 6.
  • the tenth connection point 20 is arranged between the internal exchanger 6 and the second regulator 32.
  • the refrigerant fluid circuit 10 comprises a second one-way valve 44 arranged on the fifth branch F.
  • the second one-way valve 44 is configured to allow circulation of refrigerant fluid from the ninth connection point 19 to the tenth connection point 20 and configured to prohibit a circulation of refrigerant fluid from the tenth connection point 20 to the ninth connection point 19.
  • the second one-way valve 44 is for example a non-return valve.
  • the fifth branch of diversion F allows the refrigerant fluid at high pressure or at intermediate pressure at the outlet of the third exchanger 3 to join the main loop A, pass through the second expander 32 and the second exchanger 2, then join the inlet 7a of the compressor 7.
  • the seventh expansion valve 37 makes it possible to block the circulation of refrigerant fluid from the ninth connection point 19 to the fourth connection point 14, so that the refrigerant fluid coming from the third exchanger 3 passes through the fifth branch F
  • the fifth branch F thus allows the refrigerant fluid to supply heat to the element 25 of the electric traction chain at the level of the third exchanger 3, that is to say that this branch allows heating to be carried out. of element 25 of the electric traction chain.
  • the second branch C comprises a seventh pressure reducer 37 arranged between the ninth connection point 19 and the fourth connection point 14.
  • the seventh regulator 37 makes it possible to expand the refrigerant fluid coming from the third exchanger 3 before it mixes with the refrigerant fluid in outlet of the fourth exchanger 4.
  • the fourth exchanger 4 can therefore operate at a lower pressure than that of the third exchanger 3, therefore at a lower evaporation temperature.
  • the fourth exchanger 4 and the third exchanger 3 can thus each provide cooling, with two different temperature levels.
  • the seventh regulator 37 makes it possible to expand the refrigerant fluid coming from the fourth exchanger 4 before it mixes with the refrigerant fluid leaving the second exchanger 2.
  • the fourth exchanger 4 can therefore operate at a higher pressure than that of the second exchanger 2, therefore at a higher evaporation temperature. This case is used for example during an operating mode aimed at dehumidifying the air in the passenger compartment, which will be described later.
  • the fifth branch F can include an eighth regulator 38.
  • the eighth regulator 38 is for example a calibrated orifice.
  • the eighth regulator 38 is optional, that is to say it may not be present. [147]
  • the eighth expander makes it possible to expand the refrigerant fluid coming from the third exchanger 3 before entering the first heat exchange section 6a of the internal exchanger 6, and thus to control the heat exchange in the internal exchanger 6.
  • the first regulator 31 is arranged between the first exchanger 1 and the third connection point 13.
  • the first regulator 31 is arranged between the tenth connection point 20 and the third connection point 13.
  • the refrigerant fluid circuit 10 comprises a third one-way valve 45 arranged on the main loop A between the first exchanger
  • the third one-way valve 45 is configured to allow circulation of refrigerant fluid from the first exchanger 1 to the third connection point
  • the third one-way valve 45 is also configured to prevent circulation of refrigerant fluid from the third connection point 13 to the first exchanger 1.
  • the third one-way valve 45 is for example a non-return valve.
  • Each non-return valve 43, 44, 45 can be replaced by an electrically operated valve controlled so as to ensure the same conditions of circulation of the refrigerant fluid.
  • the main loop A comprises a first stop valve 41 arranged between the first connection point 11 and the first heat exchanger 1.
  • the first stop valve 41 is arranged between the first connection point
  • the main loop A comprises a second shut-off valve 42 arranged between the second connection point 12 and the fourth connection point.
  • the second stop valve 42 is arranged between the second connection point 12 and the sixth connection point 16-1.
  • the first stop valve 41 is an electrically controlled valve.
  • the second stop valve 42 is an electrically controlled valve.
  • the first stop valve 41 is a two-way valve.
  • the second stop valve 42 is a two-way valve.
  • FIGS 6 and 7 schematically show two variants of the second embodiment in which part of the circuit 10 is formed by a refrigerant distribution module.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a refrigerant distribution module 50 comprising:
  • the first channel C1 partly forms the second branch of diversion C.
  • the second channel C2 partly forms the third branch of diversion D2.
  • the third channel C3 partly forms the fifth branch of diversion F.
  • the distribution module 50 integrates certain components and forms part of the refrigerant circulation circuit, which facilitates the mechanical integration of the components.
  • the distribution module 50 can be delivered pre-assembled, which reduces the number of components to be assembled on the vehicle. In addition, the overall size is reduced.
  • the connection point P is here confused with the sixth connection point 16-2 and with the ninth connection point 19.
  • the channels C1, C2, C3 of the refrigerant distribution module module 50 are formed by internal recesses of a metal block.
  • the distribution module 50 can for example be obtained by aluminum casting and machining.
  • the refrigerant distribution module 50 may include an eighth regulator 38 disposed on the third channel C3.
  • the eighth regulator 38 is for example arranged on the third channel C3 between the connection point P and the one-way valve 44.
  • Figure 7 schematizes a 50’ distribution module according to another definition.
  • the refrigerant distribution module 50' comprises:
  • the first regulator 31 is arranged on the first channel C1’ between the third input/output ES3’ and the connection point P’.
  • the first channel C1 'partly forms the main loop A.
  • the second channel C2’ partly forms the fifth branch of diversion F.
  • connection point P' is here confused with the tenth connection point 20.
  • the channels C1', C2' of the refrigerant distribution module module 50' are for example formed by internal recesses of a metal block.
  • the refrigerant distribution module 50' may include an eighth regulator 38 placed on the second channel C2'.
  • the eighth regulator 38 is for example arranged on the second channel C2' between the first inlet 11' and the one-way valve 44.
  • Figures 9 to 14 illustrate several operating modes of the thermal conditioning system 100. These different modes can be selectively activated, for example by the control unit 60, depending on the instructions of the occupants of the vehicle and depending on the Terms of use.
  • Figure 9 illustrates an operating method of a thermal conditioning system 100 according to the first embodiment, in a so-called passenger compartment dehumidification and battery cooling mode.
  • a total flow rate Q1 of refrigerant fluid circulates in the compressor 7 where it passes at high pressure, and is divided between:
  • the value of the “high pressure” type pressure is for example between 80 bars and 120 bars.
  • the value of the so-called “intermediate” pressure is lower than the value of the high pressure.
  • the intermediate pressure is for example between 40 bars and 70 bars.
  • the value of the so-called “low pressure” pressure is lower than the value of the intermediate pressure.
  • Low pressure is for example between 1 bar and 50 bars.
  • the interior air flow Fi is cooled at the fourth exchanger 4, and heated at the first exchanger 1, which makes it possible to dehumidify the interior air flow Fi.
  • the refrigerant fluid absorbs heat from element 25 of the traction chain at the level of the third exchanger 3, which allows element 25 of the traction chain to be cooled.
  • the third regulator 33 makes it possible to control the value of the intermediate pressure in the second exchanger 2, and thus the quantity of heat dissipated in the external air flow Fe. In addition, controlling the intermediate pressure makes it possible to control the quantity of heat exchanged at the internal exchanger 6.
  • the internal exchanger 6 participates in the heat exchanges, since the first heat exchange section 6a and the second heat exchange section 6b are both filled with refrigerant fluid.
  • the second shut-off valve 42 is in the closed position, which prevents the circulation of refrigerant fluid in the portion of the main loop A between the second connection point 12 and the sixth connection point 16-1. All the other portions of the refrigerant circuit 10 are traversed by fluid refrigerant.
  • the fifth flow Q5 can take negative values, that is to say flow from the third connection point 13 to the fifth connection point 15-1.
  • the fourth flow rate Q4 is greater than the third flow rate Q3.
  • the circulation of refrigerant fluid takes place from the fifth connection point 15-1 to the third connection point 13.
  • the third flow rate Q3 is then greater than the fifth flow rate Q5.
  • the direction of flow Q5 depends on the respective value of flow rates Q2, Q3 and Q6, which vary depending on the conditions of use.
  • Figure 10 illustrates a method of operating a thermal conditioning system 100 according to the second embodiment, in a so-called battery heating mode with energy recovery from the outside air.
  • a total flow rate Q of refrigerant fluid circulates in the compressor 7 where it passes at high pressure, and circulates in the main loop A, in the first exchanger 1, in the second branch of diversion C, successively in the fourth regulator 34 where it passes at intermediate pressure, in the third heat exchanger 3 where it transfers heat, in the fifth branch of diversion F, in the main loop A successively in the internal exchanger 6, in the second regulator 32 where it passes at low pressure, in the second exchanger 2 where it receives heat from the external air flow Fe, in the accumulation device 8, in the internal exchanger 6, and returns to the compressor 7.
  • the total flow rate Q of refrigerant fluid can transfer heat to the indoor air flow Fi at the first exchanger 1.
  • the flow rate of the indoor air flow Fi can be controlled to a non-zero value.
  • the total flow rate Q of refrigerant fluid can also circulate in the first exchanger 1 without transferring heat to the interior air flow Fi.
  • the flow rate of the interior air flow Fi is for example maintained at a zero value.
  • the refrigerant fluid transfers heat to element 25 of the traction chain at the level of the third exchanger 3, which allows element 25 of the traction chain to be heated.
  • the fourth regulator 34 makes it possible to control the value of the intermediate pressure.
  • the low pressure refrigerant fluid receives heat from the external air flow Fe at the level of the second exchanger 2.
  • the direction of circulation of the refrigerant fluid in the second exchanger 2 is reversed compared to the previous operating mode.
  • the internal exchanger 6 participates in heat exchange.
  • the fourth exchanger 4 is not traversed by the refrigerant fluid.
  • the fifth expansion valve 35 is in the closed position, which blocks the circulation of refrigerant fluid in the third bypass branch D1.
  • the first branch of diversion B and the fourth branch of diversion E do not pass through the refrigerant fluid.
  • Figure 11 illustrates a method of operating a thermal conditioning system 100 according to the first variant of the second embodiment, in a so-called battery heating and passenger compartment heating mode with energy recovery from the outside air.
  • a total flow rate Q1 of refrigerant fluid circulates in the compressor 7 where it passes at high pressure, and circulates in the main loop A, in the first exchanger 1 where it transfers heat to the interior air flow Fi, and divides between :
  • This mode of operation differs from the previous mode in that the flow of refrigerant fluid leaving the first exchanger 1 can be divided at the fifth connection point 15-2 and circulate in parallel in the third exchanger 3 and in the fourth exchanger 4. This division is made possible by the particular arrangement of the third branch of diversion D2.
  • the third exchanger 3 and the fourth exchanger 4 can thus ensure heating, respectively of the element 25 of the traction chain, and of the interior air flow Fi.
  • the interior air flow Fi is thus heated both at the level of the first exchanger 1 and at the level of the fourth exchanger 4, which makes it possible to increase the heating power and the speed of rise in temperature of the passenger compartment.
  • the low-pressure refrigerant fluid receives heat from the external air flow Fe at the level of the second exchanger 2.
  • the first branch of diversion B and the fourth branch of branch E do not pass through the refrigerant fluid.
  • the internal exchanger 6 participates in heat exchange.
  • Figure 12 illustrates a method of operating a thermal conditioning system 100 according to the first variant of the second mode of production, in a so-called cabin dehumidification mode with energy recovery from the outside air.
  • a total flow rate Q1 of refrigerant fluid circulates in the compressor 7 where it passes at high pressure, and circulates in the main loop A, in the first exchanger 1 where it transfers heat to the interior air flow Fi, and divides between :
  • the fourth exchanger 4 and the second exchanger 2 both operate as an evaporator.
  • the refrigerant fluid receives heat from the interior air flow Fi, with the aim of cooling it.
  • the refrigerant fluid receives heat from the exterior air flow Fe. This heat contributes to heating the interior air flow Fi at the level of the first exchanger 1.
  • the pressure in the fourth exchanger 4 can be higher than the pressure in the second exchanger 2, since the refrigerant fluid coming from the fourth exchanger 4 undergoes expansion while passing through the seventh expander 37 before joining at the fourth connection point 14 the refrigerant fluid coming from the second exchanger 2.
  • the evaporation temperature in the fourth exchanger 4 can therefore be higher than that in the second exchanger 2. It is therefore possible to recover heat at the level of the second exchanger 2 even at a temperature negative ambient, that is to say a negative temperature of the external air flow Fe, without risking simultaneously icing the fourth exchanger 4.
  • Figure 13 illustrates a method of operating a thermal conditioning system 100 according to the second embodiment, in a mode called accelerated heating of the passenger compartment and the battery.
  • the interior air flow Fi is heated by the high pressure refrigerant fluid at the first exchanger 1, which allows the passenger compartment to be heated.
  • the refrigerant fluid at intermediate pressure transfers heat to element 25 of the traction chain at the level of the third exchanger 3, which makes it possible to heat element 25 of the traction chain.
  • the flow rate Q2 of refrigerant fluid mainly in liquid form at the outlet of the third exchanger 3 and the seventh expander 37, is mixed with the flow rate Q3 of gaseous refrigerant fluid at high temperature which leaves the sixth expander 36.
  • the third flow Q3 joins the second flow Q2 between the seventh regulator 37 and the fourth connection point 14.
  • the mixture formed, essentially or totally in gaseous form, is re-aspirated by the compressor 7 after passing through the accumulation device 8.
  • the additional flow circulating in the fourth branch E makes it possible to increase the heating power supplied and accelerate the rise in temperature of the passenger compartment. It is therefore not necessary to equip the vehicle's heating system with additional electric heating.
  • the internal exchanger 6 does not participate in the heat exchanges, because the flow of refrigerant fluid in the first heat exchange section 6a is zero.
  • the first regulator 31, the second regulator 32, the third regulator 33 and the fifth regulator 35 are in the closed position.
  • the first branch of bypass B and the fifth branch of bypass F are not crossed by the refrigerant fluid.
  • the portion of main loop A between the third connection point 13 and the fourth connection point 14 does not pass through the refrigerant fluid.
  • Figure 14 illustrates a method of operating a thermal conditioning system 100 according to the second embodiment, in a so-called passenger compartment heating and energy recovery mode.
  • a total flow rate Q1 of refrigerant fluid circulates in the compressor 7 where it passes at high pressure, and circulates in the main loop A, in the first exchanger 1 where it transfers heat to the interior air flow Fi, and divides between :
  • the interior air flow Fi is heated at the level of the first exchanger 1, which allows the passenger compartment to be heated.
  • the refrigerant fluid can receive heat from element 25 of the traction chain at the level of the third exchanger 3, which makes it possible to achieve energy recovery.
  • the fourth regulator 34 makes it possible to control the value of the intermediate pressure.
  • the low pressure refrigerant fluid receives heat from the external air flow Fe at the level of the second exchanger 2.
  • the fourth exchanger 4 does not participate in heat exchanges.
  • the internal exchanger 6 participates in heat exchange.
  • the first branch of diversion B and the third branch of branch D1 do not pass through the refrigerant fluid.
  • the fifth branch of branch F is not traversed by the refrigerant fluid.
  • the second one-way valve 44 prevents the circulation of the refrigerant fluid from the tenth connection point 20 to the ninth connection point 19.
  • the first stop valve 41 is closed so as to prevent the circulation of refrigerant fluid in the first exchanger 1.
  • the high pressure refrigerant fluid thus circulates in the second exchanger 2 where the heat of the refrigerant fluid is dissipated in the outside air flow, then circulates in parallel in the fourth exchanger 4 and in the third exchanger 3.
  • the fifth expander 35 and the fourth expander 34 expand the refrigerant fluid to a state of low pressure.
  • the sixth expansion valve 36 is in the partially open position.
  • the circuit portion 10 between the first stop valve 41 and the third one-way valve 45, including the first exchanger 1 is maintained in a low pressure state, which is the state of the refrigerant fluid downstream of the seventh expansion valve 37.
  • the mass of refrigerant fluid included in this portion of the circuit can be minimized, which makes it possible to reduce the quantity of refrigerant fluid necessary.
  • the fourth branch E may be present without the fifth branch F being present.
  • the fifth branch F may be present while the fourth branch E is not present.
  • the fifth branch of branch F can have the definition shown in Figure 8 with a fourth branch of branch E defined as in Figures 4 to 7.
  • the fourth branch of branch E can have the definition shown in Figure 8 with a fifth branch of derivation F defined as in Figures 4 to 7.

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Abstract

L'invention concerne un système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant un circuit de fluide réfrigérant (10) comportant: - Une boucle principale (A) comprenant successivement : -- un compresseur (7), -- un premier échangeur (1) couplé thermiquement avec un flux d'air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule, -- un premier détendeur (31), -- un deuxième détendeur (32), -- un deuxième échangeur (2) couplé thermiquement avec un flux d'air extérieur (Fe) à l'habitacle du véhicule, -- un dispositif d'accumulation (8) de fluide réfrigérant, - Une première branche de dérivation (B) de la boucle principale (A), comprenant un troisième détendeur (33), - Une deuxième branche de dérivation (C) de la boucle principale (A), comprenant successivement un quatrième détendeur (34) et un troisième échangeur (3), dans lequel la boucle principale (A) comprend un échangeur interne (6) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur (31) et le deuxième détendeur (32) et le fluide réfrigérant en aval du dispositif d'accumulation (8) et en amont d'une entrée (7a) du compresseur (7).

Description

Description
Titre : SYSTEME DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE
Domaine technique
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent par exemple équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent d’assurer une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, lorsque le véhicule est à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur. Un compresseur refoule le fluide réfrigérant dans un état de haute pression et permet une circulation du fluide réfrigérant dans le circuit.
Technique antérieure
[2] Les fluides réfrigérants dit chimiques possèdent généralement un potentiel de réchauffement global (coefficient GWP) élevé, ce qui est un inconvénient. Il est possible d’utiliser le dioxyde de carbone comme fluide réfrigérant, qui possède par définition un coefficient de réchauffement global égal à un. Les propriétés thermodynamiques de ce gaz font que la pression de refoulement du compresseur se trouve généralement dans la plage 80 à 130 bars, afin que le système fournisse une puissance thermique suffisante. La température de refoulement du fluide réfrigérant pour cette plage de pression peut dans certains cas d’utilisation être problématique pour le compresseur, car trop élevée. De plus, cette température de refoulement élevée peut aussi être gênante pour certains organes dans lequel le fluide réfrigérant à haute pression et haute température circule.
[3] De plus, dans le cas d’un véhicule électrique, il peut être nécessaire de pouvoir réchauffer la batterie, notamment afin de pouvoir la charger rapidement par température ambiante froide, notamment négative. Des dispositifs de chauffage dédiés peuvent être utilisés. De tels dispositifs dédiés augmentent le prix et le poids du système de conditionnement thermique. [4] Il existe donc un besoin de disposer d’un système de conditionnement thermique permettant de contrôler la température de refoulement du fluide réfrigérant et permettant de chauffer la batterie.
Résumé
[5] Dans ce but, il est proposé un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile, comprenant un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant:
Une boucle principale comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant: -- un compresseur,
-- un premier échangeur de chaleur couplé thermiquement avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule,
-- un premier détendeur,
-- un deuxième détendeur,
-- un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule,
-- un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant,
Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval d’une sortie du compresseur et en amont du premier échangeur à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du dispositif d’accumulation, la première branche de dérivation comprenant un troisième détendeur,
- Une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le premier échangeur et le deuxième détendeur à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur et en amont du dispositif d’accumulation, la deuxième branche de dérivation comprenant successivement un quatrième détendeur et un troisième échangeur de chaleur, dans lequel la boucle principale comprend un échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur et le deuxième détendeur et le fluide réfrigérant en aval du dispositif d’accumulation et en amont d’une entrée du compresseur.
[6] Selon certains modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique, le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur et le deuxième détendeur circule du premier détendeur vers le deuxième détendeur.
[7] Selon d’autres modes de fonctionnement, le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur et le deuxième détendeur circule du deuxième détendeur vers le premier détendeur.
[8] Cette architecture de circuit de fluide réfrigérant permet de céder de la chaleur au flux d’air intérieur au niveau du premier échangeur de chaleur et de sélectivement absorber de la chaleur ou céder de la chaleur au flux d’air extérieur au niveau du deuxième échangeur, en contrôlant la pression à l’entrée du deuxième échangeur. Le deuxième échangeur peut sélectivement absorber de l’air ambiant une quantité de chaleur contrôlée, ou céder une quantité de chaleur contrôlée à l’air ambiant. Dans les deux cas, l’efficacité de l’échangeur de chaleur interne peut également être contrôlée, ce qui permet de contrôler la température de refoulement du compresseur.
[9] Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
[10] Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule.
[11] Selon une variante de réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans un circuit fermé de liquide caloporteur, le circuit de liquide caloporteur comportant un échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule.
[12] L’échangeur de chaleur interne comporte une première section d’échange thermique disposée sur la boucle principale entre le premier détendeur et le deuxième détendeur, ainsi qu’une deuxième section d’échange thermique disposée sur la boucle principale en aval de l’accumulateur et en amont de l’entrée du compresseur.
L’échangeur de chaleur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique.
[13] Selon un mode de réalisation, le troisième échangeur de chaleur est couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile.
[14] Le troisième échangeur de chaleur permet de sélectivement refroidir ou réchauffer l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule.
[15] Selon un exemple de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.
[16] En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule.
[17] En variante encore ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une unité électronique de contrôle du moteur électrique de traction du véhicule.
[18] Selon un exemple de réalisation, le troisième échangeur de chaleur est couplé thermiquement avec l’élément de la chaine de traction électrique par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans un circuit de liquide caloporteur.
[19] Le premier détendeur est par exemple un détendeur électronique. De même, le deuxième détendeur, le troisième détendeur, le quatrième détendeur peuvent être des détendeurs électroniques.
[20] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte :
- Une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le deuxième détendeur et le premier détendeur à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le deuxième point de raccordement et le quatrième point de raccordement, la troisième branche de dérivation comprenant successivement un cinquième détendeur et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur.
[21] Le quatrième échangeur de chaleur peut refroidir le flux d’air intérieur à l’habitacle, de manière à refroidir l’habitacle.
[22] Dans ce mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre une première vanne unidirectionnelle disposée sur la boucle principale entre le sixième point de raccordement et le quatrième point de raccordement.
La première vanne unidirectionnelle est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du sixième point de raccordement vers le quatrième point de raccordement et configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du quatrième point de raccordement vers le sixième point de raccordement.
[23] La première vanne unidirectionnelle est par exemple un clapet anti-retour.
[24] Selon un autre mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte :
- Une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation entre le troisième point de raccordement et le quatrième détendeur à un sixième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation entre le troisième échangeur et le quatrième point de raccordement, la troisième branche de dérivation comprenant successivement un cinquième détendeur et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur.
[25] Avec cette disposition de la troisième branche de dérivation, le quatrième échangeur de chaleur peut sélectivement refroidir le flux d’air intérieur à l’habitacle ou réchauffer ce flux d’air intérieur.
[26] Le quatrième échangeur est disposé en amont du premier échangeur selon un sens d’écoulement du flux d’air intérieur.
[27] Dans ce mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comprend une première vanne unidirectionnelle disposée sur la troisième branche de dérivation entre le quatrième échangeur et le sixième point de raccordement. La première vanne unidirectionnelle est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du cinquième point de raccordement vers le sixième point de raccordement et configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du sixième point de raccordement vers le cinquième point de raccordement.
[28] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte :
- Une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier échangeur à un huitième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation en aval du quatrième détendeur et en amont du quatrième point de raccordement, la quatrième branche de dérivation comprenant un sixième détendeur.
[29] La quatrième branche de dérivation permet au fluide réfrigérant à haute pression et haute température en sortie du compresseur de regagner l’entrée du compresseur sans passer par le premier échangeur ni par le deuxième échangeur. La quatrième branche de dérivation ramène le fluide réfrigérant à haute pression à l’entrée de l’accumulateur. Le débit circulant dans la quatrième branche de dérivation permet d’accroitre le débit total de fluide réfrigérant fourni par le compresseur et ainsi augmenter la puissance thermique de chauffage fournie par le fluide réfrigérant.
[30] Selon une variante de réalisation du système de conditionnement thermique, le huitième point de raccordement est disposé en aval du troisième échangeur.
[31] Selon une autre variante de réalisation, le huitième point de raccordement est disposé en amont du troisième échangeur.
[32] Selon encore une autre variante de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier échangeur à un huitième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du quatrième point de raccordement et en amont du dispositif d’accumulation, la quatrième branche de dérivation comprenant un sixième détendeur. [33] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte :
- Une cinquième branche de dérivation reliant un neuvième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation en aval du troisième échangeur et en amont du quatrième point de raccordement à un dixième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le troisième point de raccordement et le deuxième détendeur.
[34] Selon une variante de réalisation du système de conditionnement thermique, le dixième point de raccordement est disposé entre le premier détendeur et l’échangeur interne.
[35] Selon une variante de réalisation du système de conditionnement thermique, le dixième point de raccordement est disposé entre l’échangeur interne et le deuxième détendeur.
[36] Le circuit de fluide réfrigérant comprend une deuxième vanne unidirectionnelle disposée sur la cinquième branche de dérivation. La deuxième vanne unidirectionnelle est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du neuvième point de raccordement vers le dixième point de raccordement et configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du dixième point de raccordement vers le neuvième point de raccordement.
[37] La cinquième branche de dérivation permet au fluide réfrigérant à haute pression ou pression intermédiaire en sortie du troisième échangeur de rejoindre la boucle principale et de là rejoindre l’entrée du compresseur. La cinquième branche de dérivation permet ainsi au fluide réfrigérant de fournir de la chaleur à l’élément de la chaine de traction électrique au niveau du troisième échangeur, c’est-à-dire permet de réaliser un chauffage de l’élément de la chaine de traction électrique.
[38] La deuxième vanne unidirectionnelle est par exemple un clapet anti-retour.
[39] Le neuvième point de raccordement peut être confondu avec le sixième point de raccordement. [40] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la deuxième branche de dérivation comprend un septième détendeur disposé entre le neuvième point de raccordement et le quatrième point de raccordement.
[41] Le septième détendeur permet de détendre le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur avant que celui-ci se mélange avec le fluide réfrigérant en sortie du quatrième échangeur. Le quatrième échangeur peut donc fonctionner à une pression plus élevée que celle du troisième échangeur, donc à une température plus élevée.
[42] Lorsque la quatrième branche de dérivation est présente, le septième détendeur est disposé entre le neuvième point de raccordement et le huitième point de raccordement.
[43] Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, la cinquième branche de dérivation comporte un huitième détendeur.
[44] Le huitième détendeur permet de détendre le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur avant son entrée dans la première section d’échange thermique de l’échangeur interne, et donc de contrôler l’échange de chaleur dans l’échangeur interne.
[45] Le huitième détendeur est par exemple un orifice calibré.
[46] Selon un mode de réalisation, le premier détendeur est disposé entre le premier échangeur et le troisième point de raccordement.
[47] Selon un autre mode de réalisation, le premier détendeur est disposé entre le dixième point de raccordement et le troisième point de raccordement.
[48] Le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre une troisième vanne unidirectionnelle disposée sur la boucle principale entre le premier échangeur et le troisième point de raccordement.
La troisième vanne unidirectionnelle est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du premier échangeur vers le troisième point de raccordement et configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du troisième point de raccordement vers le premier échangeur. [49] La troisième vanne unidirectionnelle est par exemple un clapet anti-retour.
[50] La boucle principale comprend une première vanne d’arrêt disposée entre le premier point de raccordement et le premier échangeur de chaleur.
[51] La première vanne d’arrêt est disposée entre le premier point de raccordement et le septième point de raccordement.
[52] La boucle principale comprend une deuxième vanne d’arrêt disposée entre le deuxième point de raccordement et le quatrième point de raccordement.
[53] La deuxième vanne d’arrêt est disposée entre le deuxième point de raccordement et le sixième point de raccordement.
[54] La première vanne d’arrêt est une vanne à commande électrique.
La deuxième vanne d’arrêt est une vanne à commande électrique.
[55] La première vanne d’arrêt est une vanne deux voies. De même, la deuxième vanne d’arrêt est une vanne deux voies.
[56] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un module de distribution de fluide réfrigérant comportant :
- une première entrée de fluide réfrigérant,
- une deuxième entrée de fluide réfrigérant,
- une première sortie de fluide réfrigérant,
- une deuxième sortie de fluide réfrigérant,
- un premier canal reliant la première entrée à la première sortie,
- un deuxième canal reliant la deuxième entrée à un point de connexion disposé sur le premier canal entre la première entrée et la première sortie,
- un troisième canal reliant la deuxième sortie au point de connexion,
- un septième détendeur disposé sur le premier canal entre le point de connexion et la première sortie,
- une vanne unidirectionnelle disposée sur le deuxième canal entre le point de connexion et la deuxième sortie, dans lequel : le premier canal forme en partie la deuxième branche de dérivation, le deuxième canal forme en partie la troisième branche de dérivation, le troisième canal forme en partie la cinquième branche de dérivation.
[57] L’intégration de certains composants et d’une partie du circuit de circulation du fluide réfrigérant sous forme d’un module de distribution permet de faciliter l’intégration mécanique des composants et de réduire l’encombrement général.
[58] Les canaux du module de module de distribution de fluide réfrigérant sont formés par des évidements internes d’un bloc métallique.
[59] Le module de distribution de fluide réfrigérant peut comporter un huitième détendeur disposé sur le troisième canal.
[60] Selon un autre mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un module de distribution de fluide réfrigérant comportant :
- une première entrée de fluide réfrigérant,
- une deuxième entrée/sortie de fluide réfrigérant,
- une troisième entrée/sortie de fluide réfrigérant,
- un premier canal reliant la deuxième entrée/sortie à la troisième entrée/sortie,
- un deuxième canal reliant la première entrée à un point de connexion disposé sur le premier canal entre la deuxième entrée/sortie et la troisième entrée/sortie,
- le premier détendeur,
- une vanne unidirectionnelle disposée sur le deuxième canal entre la première entrée et le point de connexion, dans lequel : le premier détendeur est disposé sur le premier canal entre la troisième entrée/sortie et le point de connexion, le premier canal forme en partie la boucle principale, le deuxième canal forme en partie la cinquième branche de dérivation.
[61] Les canaux du module de module de distribution de fluide réfrigérant sont formés par des évidements internes d’un bloc métallique.
[62] Le module de distribution de fluide réfrigérant peut comporter un huitième détendeur disposé sur le deuxième canal. [63] L’ invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de déshumidification habitacle et refroidissement batterie dans lequel :
— un débit total de fluide réfrigérant circule dans le compresseur où il passe à haute pression, et se divise entre :
-- un deuxième débit circulant dans la boucle principale, successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, dans le premier détendeur où il passe à pression intermédiaire,
-- un troisième débit circulant dans la première branche de dérivation, successivement dans le troisième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le deuxième échangeur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur, dans le deuxième détendeur, dans l’échangeur interne, et se divise entre :
— un quatrième débit circulant dans la troisième branche de dérivation, successivement dans le cinquième détendeur où il passe à basse pression, dans le quatrième échangeur où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur, dans la boucle principale,
— un cinquième débit circulant dans la boucle principale et rejoignant le deuxième débit, le deuxième débit et le cinquième débit formant un sixième débit circulant dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le quatrième détendeur où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur où il reçoit de la chaleur, et rejoint le quatrième débit, le sixième débit et le quatrième débit formant le débit total, le débit total formé circule dans la boucle principale, successivement dans le dispositif d’accumulation, dans l’échangeur interne, et retourne au compresseur.
[64] La valeur de la pression intermédiaire est inférieure à la valeur de la haute pression.
[65] La valeur de la basse pression est inférieure à la valeur de la pression intermédiaire.
[66] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage batterie avec récupération d’énergie de l’air extérieur dans lequel :
- un débit total de fluide réfrigérant circule dans le compresseur où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale, dans le premier échangeur, dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le quatrième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur, dans la cinquième branche de dérivation, dans la boucle principale successivement dans l’échangeur interne, dans le deuxième détendeur où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur, dans le dispositif d’accumulation, dans l’échangeur interne, et retourne au compresseur.
[67] Dans ce mode de fonctionnement, le débit total de fluide réfrigérant peut céder de la chaleur au flux d’air intérieur au niveau du premier échangeur.
[68] Dans ce mode de fonctionnement, le débit total de fluide réfrigérant peut aussi circuler dans le premier échangeur sans céder de la chaleur au flux d’air intérieur.
[69] L’ invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que déjà décrit, dans un mode dit de chauffage batterie et chauffage habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur dans lequel :
- un débit total de fluide réfrigérant circule dans le compresseur où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale, dans le premier échangeur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, et se divise entre :
-- un deuxième débit circulant dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le quatrième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur,
-- un troisième débit circulant dans la troisième branche de dérivation, successivement dans le cinquième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, et rejoint le deuxième débit, le deuxième débit et le troisième débit formant le débit total, le débit total formé circulant dans la cinquième branche de dérivation, dans la boucle principale successivement dans l’échangeur interne, dans le deuxième détendeur où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur, dans le dispositif d’accumulation, dans l’échangeur interne, et retourne au compresseur.
[70] L’ invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit, dans un mode dit de déshumidification habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur dans lequel :
- un débit total de fluide réfrigérant circule dans le compresseur où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale, dans le premier échangeur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, et se divise entre :
-- un deuxième débit circulant dans la troisième branche de dérivation, successivement dans le cinquième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur, dans la boucle principale, dans le septième détendeur où il passe à basse pression,
-- un troisième débit circulant dans la boucle principale, successivement dans le premier détendeur, dans l’échangeur interne, dans le deuxième détendeur où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur, et rejoint le deuxième débit, le deuxième débit et le troisième débit formant le débit total, le débit total formé circulant dans la boucle principale A successivement dans le dispositif d’accumulation, dans l’échangeur interne, et retourne au compresseur.
[71] Le quatrième échangeur et le deuxième échangeur fonctionne tous les deux en évaporateur. Au niveau du quatrième échangeur, le fluide réfrigérant reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur, dans le but de refroidir et déshumidifier celui-ci. Au niveau du deuxième échangeur, le fluide réfrigérant reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur, cette chaleur contribuant à chauffer le flux d’air intérieur au niveau du premier échangeur. La pression dans le quatrième échangeur peut être plus élevée que la pression dans le deuxième échangeur, puisque le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur subit une détente en traversant le septième détendeur avant de rejoindre le fluide réfrigérant provenant du deuxième échangeur. La température d’évaporation dans le quatrième échangeur peut donc être plus élevée que celle dans le deuxième échangeur. Il est donc possible de récupérer de la chaleur au niveau du deuxième échangeur même par une température ambiante négative, sans risquer de givrer le quatrième échangeur.
[72] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit préalablement, dans un mode dit de chauffage accéléré de l’habitacle et de la batterie dans lequel :
- un débit total de fluide réfrigérant circule dans le compresseur où il passe à haute pression, circule dans la boucle principale et se divise entre :
-- un deuxième débit circulant dans la boucle principale, dans le premier échangeur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le quatrième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur, dans le septième détendeur où il passe à basse pression,
-- un troisième débit circulant dans la quatrième branche de dérivation, dans le sixième détendeur où il subit une détente, et rejoint le deuxième débit, le deuxième débit et le troisième débit formant ainsi le débit total, le débit total formé circule dans la boucle principale, successivement dans le dispositif d’accumulation, dans l’échangeur interne et retourne au compresseur.
[73] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage habitacle et récupération d’énergie dans lequel :
- un débit total de fluide réfrigérant circule dans le compresseur où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale, dans le premier échangeur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, et se divise entre :
-- un deuxième débit circulant dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le quatrième détendeur où il passe à une première pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur, dans le septième détendeur où il passe à basse pression,
-- un troisième débit circulant dans la boucle principale, successivement dans le premier détendeur où il passe à une deuxième pression intermédiaire supérieure ou égale à la première pression intermédiaire, dans l’échangeur interne, dans le deuxième détendeur où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur, et rejoint le deuxième débit, le deuxième débit et le troisième débit formant ainsi le débit total, le débit total formé circule dans la boucle principale, successivement dans le dispositif d’accumulation, dans l’échangeur interne et retourne au compresseur.
Brève description des dessins
[74] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
[75] [Fig. 1 ] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation de l’invention,
[76] [Fig. 2] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une première variante du premier mode de réalisation de l’invention,
[77] [Fig. 3] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une deuxième variante du premier mode de réalisation de l’invention,
[78] [Fig. 4] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
[79] [Fig. 5] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une première variante du deuxième mode de réalisation de l’invention,
[80] [Fig. 6] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une deuxième variante du deuxième mode de réalisation de l’invention,
[81] [Fig. 7] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une troisième variante du deuxième mode de réalisation de l’invention,
[82] [Fig. 8] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une quatrième variante du deuxième mode de réalisation de l’invention,
[83] [Fig. 9] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 , fonctionnant suivant un premier mode de fonctionnement, dit mode de déshumidification habitacle et refroidissement batterie, [84] [Fig. 10] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 4, fonctionnant suivant un deuxième mode de fonctionnement, dit mode de chauffage batterie avec récupération d’énergie de l’air extérieur,
[85] [Fig. 1 1 ] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 5, fonctionnant suivant un troisième mode de fonctionnement, dit mode chauffage batterie et chauffage habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur,
[86] [Fig. 12] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 5, fonctionnant suivant un quatrième mode de fonctionnement, dit mode de déshumidification de l’habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur,
[87] [Fig. 13] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 4, fonctionnant suivant un quatrième mode de fonctionnement, dit mode de chauffage accéléré de l’habitacle et de la batterie,
[88] [Fig. 14] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 4, fonctionnant suivant un mode de fonctionnement, dit mode de chauffage habitacle et récupération d’énergie.
Description des modes de réalisation
[89] Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations.
[90] Dans la description qui suit, l’expression " un premier élément en amont d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré. Dans le cas du circuit de fluide réfrigérant, le terme « un premier élément est en amont d’un deuxième élément >> signifie que le fluide réfrigérant parcourt successivement le premier élément, puis le deuxième élément, sans passer par le dispositif de compression. Autrement dit, le fluide réfrigérant sort du dispositif de compression, traverse éventuellement ou plusieurs éléments, puis traverse le premier élément, puis le deuxième élément, puis regagne le dispositif de compression, éventuellement après avoir traversé d’autres éléments.
[91] L’expression « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément >> signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément ou du troisième élément au premier élément passe par le deuxième élément.
[92] Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.
[93] Le système de conditionnement thermique 100 qui va être décrit comprend une unité électronique de contrôle 60 recevant des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. L’unité électronique de contrôle 60 reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle 60 peut aussi recevoir des consignes provenant d’autres sous-systèmes électroniques, comme par exemple le système de gestion des batteries de stockage d’énergie électrique. L’unité électronique de contrôle 60 met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues.
[94] Un dispositif de compression 7, encore appelé compresseur, permet de faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit 10 de circulation de fluide réfrigérant. Le dispositif de compression 7 peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le dispositif de compression 7 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 7a du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie 7b du dispositif de compression 7. Les pièces mobiles internes du compresseur 7 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 7a à une haute pression côté sortie 7b. Après détente dans un ou plusieurs organes de détente et circulation dans au moins une partie du circuit, le fluide réfrigérant revient à l’entrée 7a du compresseur 7 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.
[95] Le circuit de fluide réfrigérant 10 forme un circuit fermé dans lequel peut circuler le fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 10 est étanche lorsque celui-ci est dans un état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut ou fuite. Chaque point de raccordement du circuit 10 permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vannes d’arrêt, clapets anti-retour ou dispositifs de détente compris sur chacune de ces portions. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement. Diverses vannes d’arrêt et clapets anti-retour permettent ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant dans les différentes branches du circuit de réfrigérant, afin d’assurer différents modes de fonctionnement, comme il sera décrit ultérieurement.
[96] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 10 est ici un fluide naturel, tel le R744. Il est également possible d’utiliser un fluide réfrigérant chimique, tel que le R1234yf, ou le R134a.
[97] Chaque dispositif de détente du fluide réfrigérant, encore appelé détendeur, peut être un détendeur électronique. Dans un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, un module électronique de contrôle du détendeur pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant. En position de fermeture, encore appelée position fermée, la circulation de fluide réfrigérant est interrompue, c’est-à-dire que le débit de fluide réfrigérant traversant le détendeur électronique est nul. En position d’ouverture maximale, le fluide réfrigérant traverse le détendeur sans subir de détente.
[98] On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur Fi peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, désignée fréquemment par le terme Anglais « HVAC », pour « Heating, Ventilating and Air Conditioning >>. Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures. Un premier groupe moto-ventilateur, non représenté, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi.
[99] On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air Fe reste à l’extérieur de l’habitacle du véhicule. Un deuxième groupe moto-ventilateur, également non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. Le débit d’air assuré par le premier ainsi que par le deuxième groupe moto-ventilateur peut être ajusté en temps réel en fonction des besoins d’échanges thermiques, par exemple par l’unité électronique 60 de contrôle du système de conditionnement thermique 100.
[100] Le terme « premier échangeur >> est équivalent au terme « premier échangeur de chaleur >>. De même, le terme « échangeur interne >> est équivalent au terme « échangeur de chaleur interne >>. Le terme « dispositif d’accumulation >> est équivalent au terme « dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant >>.
[101] Le ou les circuits de liquide caloporteur forment également un ou des circuits fermés et étanches dans lesquels un liquide caloporteur peut circuler.
[102] On a représenté sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 pour véhicule automobile, comprenant un circuit de fluide réfrigérant 10 configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant.
Le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte:
Une boucle principale A comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant:
- un compresseur 7, -- un premier échangeur de chaleur 1 couplé thermiquement avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule,
-- un premier détendeur 31 ,
-- un deuxième détendeur 32,
-- un deuxième échangeur de chaleur 2 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule,
-- un dispositif d’accumulation 8 de fluide réfrigérant,
Une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 11 disposé sur la boucle principale A en aval d’une sortie 7b du compresseur 7 et en amont du premier échangeur 1 à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur de chaleur 2 et en amont du dispositif d’accumulation 8, la première branche de dérivation B comprenant un troisième détendeur 33,
- Une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A entre le premier échangeur 1 et le deuxième détendeur 32 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur 2 et en amont du dispositif d’accumulation 8, la deuxième branche de dérivation C comprenant successivement un quatrième détendeur 34 et un troisième échangeur de chaleur 3.
La boucle principale A comprend un échangeur interne 6 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur 31 et le deuxième détendeur 32 et le fluide réfrigérant en aval du dispositif d’accumulation 8 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7.
[103] Le dispositif d’accumulation 8, encore appelé accumulateur, forme un volume de stockage de réfrigérant liquide. Le dispositif d’accumulation 8 permet de compenser les variations en fonction des conditions de fonctionnement de la quantité de fluide réfrigérant circulant dans le circuit 10. Le dispositif d’accumulation 8 permet aussi de séparer la phase liquide et la phase gazeuse du fluide réfrigérant de façon à alimenter le compresseur 7 en fluide réfrigérant sous forme gazeuse. [104] Selon certains modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur 31 et le deuxième détendeur 32 circule du premier détendeur 31 vers le deuxième détendeur 32.
Selon d’autres modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur 31 et le deuxième détendeur 32 circule du deuxième détendeur 32 vers le premier détendeur 31 .
[105] Cette architecture de circuit de fluide réfrigérant permet de céder de la chaleur au flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur de chaleur 1 et de sélectivement absorber de la chaleur ou céder de la chaleur au flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2, tout en contrôlant la pression à l’entrée du deuxième échangeur 2. Le deuxième échangeur 2 peut sélectivement absorber de l’air extérieur Fe une quantité de chaleur contrôlée, ou céder une quantité de chaleur contrôlée à l’air extérieur Fe. Dans les deux cas, l’efficacité de l’échangeur de chaleur interne 6 peut être contrôlée grâce au contrôle de la pression à l’entrée de l’échangeur interne 6, ce qui permet de contrôler la température de refoulement du compresseur 7. On entend par température de refoulement la température du fluide réfrigérant en sortie du compresseur 7.
[106] Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur 1 est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule. Le couplage thermique entre le premier échangeur de chaleur 1 et le flux d’air intérieur Fi est dit direct. En effet, le flux d’air Fi est en contact avec les parois de l’échangeur de chaleur dans lequel circule le fluide réfrigérant.
Dans ce mode de réalisation, le premier échangeur 1 est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.
[107] Selon une variante de réalisation, représentée sur la figure 2, le premier échangeur de chaleur 1 est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans un circuit fermé 30 de liquide caloporteur. Le circuit 30 de liquide caloporteur comporte un échangeur de chaleur 1 B configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à l’habitacle du véhicule. Le couplage thermique entre le premier échangeur de chaleur 1 et le flux d’air intérieur Fi est dans ce cas dit indirect, puisqu’il est réalisé par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur qui transfère la chaleur fournie par le fluide réfrigérant au flux d’air Fi alimentant l’habitacle du véhicule.
Le liquide caloporteur circulant dans le circuit 30 est par exemple un mélange d’eau et de glycol.
Selon cette variante, l’échangeur de chaleur 1 B, encore appelé radiateur de chauffage, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.
[108] Le deuxième échangeur 2 est par exemple disposé dans la face avant du véhicule, afin de directement recevoir le flux d’air extérieur. Le deuxième échangeur 2 peut être disposé juste derrière la calandre du véhicule. La calandre peut comporter un volet mobile permettant de contrôler, c’est-à-dire de faire varier à la demande, la section de passage du flux d’air extérieur dans la calandre.
[109] L’échangeur de chaleur interne 6 comporte une première section d’échange thermique 6a disposée sur la boucle principale A entre le premier détendeur 31 et le deuxième détendeur 32. L’échangeur de chaleur interne 6 comporte également une deuxième section d’échange thermique 6b disposée sur la boucle principale A en aval de l’accumulateur 8 et en amont de l’entrée 7a du compresseur 7.
L’échangeur de chaleur interne 6 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 6a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 6b.
[110] Le fluide réfrigérant circulant à haute pression dans la boucle principale A peut ainsi céder de la chaleur au fluide réfrigérant circulant à une pression plus faible dans la boucle principale A.
[111] Le troisième échangeur de chaleur 3 est couplé thermiquement avec un élément 25 d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile.
[112] Le troisième échangeur de chaleur 3 permet de sélectivement refroidir ou réchauffer l’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule. L’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule peut ainsi être maintenu, ou placé, dans une plage de température préférentielle correspondant au fonctionnement optimal de l’élément.
[113] L’ élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend ici une batterie de stockage d’énergie électrique.
[114] En variante ou de manière complémentaire, l’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule.
[115] En variante encore ou de manière complémentaire, l’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une unité électronique de contrôle du moteur électrique de traction du véhicule.
[116] Selon l’exemple illustré, le troisième échangeur de chaleur 3 est couplé thermiquement avec l’élément 25 de la chaine de traction électrique par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans un circuit 40 de liquide caloporteur.
[117] Le liquide caloporteur circulant dans le circuit 40 de liquide caloporteur peut échanger de la chaleur d’une part avec le fluide réfrigérant circulant dans le troisième échangeur de chaleur 3 et d’autre part avec l’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule. Le liquide caloporteur permet ainsi un transfert thermique entre le fluide réfrigérant et l’élément 25 de la chaine de traction électrique.
Par exemple, le liquide caloporteur circule entre les éléments de la batterie, ou à l’intérieur de la paroi du moteur électrique, ou du moteur électrique.
Le circuit 40 de liquide caloporteur et le circuit 30 de liquide caloporteur ne sont pas reliés. Autrement dit, le liquide caloporteur du circuit 40 ne se mélange pas avec le liquide caloporteur du circuit 30.
Le liquide caloporteur du circuit 40 peut être un fluide diélectrique. Lorsque le liquide caloporteur du circuit 40 est un liquide diélectrique, celui-ci peut être en contact direct avec des composants électriquement sous tension. [118] Le premier détendeur 31 est par exemple un détendeur électronique. De même, le deuxième détendeur 32, le troisième détendeur 33, le quatrième détendeur 34 peuvent être des détendeurs électroniques.
[119] Selon le mode de réalisation de la figure 1 , le système de conditionnement thermique 100 comporte une troisième branche de dérivation D1 reliant un cinquième point de raccordement 15-1 disposé sur la boucle principale A entre le deuxième détendeur 32 et le premier détendeur 31 à un sixième point de raccordement 16-1 disposé sur la boucle principale A entre le deuxième point de raccordement 12 et le quatrième point de raccordement 14.
La troisième branche de dérivation D1 comprend successivement un cinquième détendeur 35 et un quatrième échangeur de chaleur 4 configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi.
[120] Le quatrième échangeur de chaleur 4 permet de refroidir le flux d’air intérieur Fi à l’habitacle, de manière à refroidir l’habitacle et assurer le confort thermique des passagers.
[121] Dans ce mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend une première vanne unidirectionnelle 43-1 disposée sur la boucle principale A entre le sixième point de raccordement 16-1 et le quatrième point de raccordement 14.
La première vanne unidirectionnelle 43-1 est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du sixième point de raccordement 16-1 vers le quatrième point de raccordement 14. La première vanne unidirectionnelle 43-1 est aussi configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du quatrième point de raccordement 14 vers le sixième point de raccordement 16-1 .
La première vanne unidirectionnelle 43-1 est sur l’exemple illustré un clapet antiretour. Un clapet anti-retour est un organe passif réagissant à la différence de pression existant entre son entrée et sa sortie. Aucune commande électrique n’est nécessaire.
[122] Selon une variante de réalisation, illustrée à la figure 3, le système de conditionnement thermique 100 comporte une troisième branche de dérivation D2 reliant un cinquième point de raccordement 15-2 disposé sur la deuxième branche de dérivation C entre le troisième point de raccordement 13 et le quatrième détendeur 34 à un sixième point de raccordement 16-2 disposé sur la deuxième branche de dérivation C entre le troisième échangeur 3 et le quatrième point de raccordement 14.
La troisième branche de dérivation D2 comprenant successivement un cinquième détendeur 35 et un quatrième échangeur de chaleur 4 configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi.
Autrement dit, la troisième branche de dérivation peut être choisie selon deux variantes distinctes D1 et D2.
Ces deux variantes sont mutuellement exclusives, c’est-à-dire que si le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend une troisième branche de dérivation de type D1 , aucune branche de type D2 n’est présente, et inversement.
[123] Réservoir] Le quatrième échangeur 4 est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule. Le quatrième échangeur 4 est disposé en amont de l’échangeur assurant le chauffage du flux d’air intérieur Fi, qui est suivant les modes de réalisation le premier échangeur 1 ou l’échangeur 1 B.
[124] Selon cette variante de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend une première vanne unidirectionnelle 43-2 disposée sur la troisième branche de dérivation D2 entre le quatrième échangeur 4 et le sixième point de raccordement 16-2.
La première vanne unidirectionnelle 43-2 est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du cinquième point de raccordement 15-2 vers le sixième point de raccordement 16-2 et configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du sixième point de raccordement 16-2 vers le cinquième point de raccordement 15-2.
[125] Lorsque le premier échangeur 1 est parcouru par du fluide réfrigérant, le même sens de circulation est identique dans tous les modes de fonctionnement. De même, le troisième échangeur 3 et le quatrième échangeur 4 sont parcourus toujours selon le même sens de circulation du fluide réfrigérant, lorsqu’ils sont parcourus par du fluide réfrigérant.
Selon certains modes de fonctionnement, la circulation de fluide réfrigérant dans chaque échangeur peut être bloquée. [126] Le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 peut s’inverser en fonction des modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique. En particulier, le sens de fonctionnement peut être différent suivant que le deuxième échangeur 2 cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe ou reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe.
[127] De la même manière, le sens de circulation dans la première section d’échange thermique 6a de l’échangeur interne 6 peut s’inverser selon les modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique.
Autrement dit, selon certains modes de fonctionnement la première section d’échange thermique 6a de l’échangeur interne 6 reçoit le fluide réfrigérant provenant du deuxième détendeur 32, et selon d’autres modes de fonctionnement la première section d’échange thermique 6a de l’échangeur interne 6 alimente en fluide réfrigérant le deuxième détendeur 32. Le deuxième détendeur 32 est un détendeur bidirectionnel.
[128] Le sens de circulation dans la deuxième section d’échange thermique 6b de l’échangeur interne 6 est constant. On entend par là que le sens de circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 6b est identique pour tous les modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100.
[129] Selon un mode de réalisation, illustré sur les figures 4 à 8, le système de conditionnement thermique 100 comporte une quatrième branche de dérivation E reliant un septième point de raccordement 17 disposé sur la boucle principale A en aval du premier point de raccordement 11 et en amont du premier échangeur 1 à un huitième point de raccordement 18 disposé sur la deuxième branche de dérivation C en aval du quatrième détendeur 34 et en amont du quatrième point de raccordement 14. La quatrième branche de dérivation E comprend un sixième détendeur 36.
[130] La quatrième branche de dérivation E permet au fluide réfrigérant à haute pression et haute température en sortie du compresseur 7 de regagner l’entrée 7a du compresseur sans passer par le premier échangeur 1 ni par le deuxième échangeur 2. La quatrième branche de dérivation E ramène le fluide réfrigérant à haute pression vers l’entrée de l’accumulateur 8. Le débit circulant dans la quatrième branche de dérivation E permet d’accroitre le débit total de fluide réfrigérant fourni par le compresseur 7 et ainsi augmenter la puissance thermique de chauffage fournie par le fluide réfrigérant.
[131] Selon les variantes des figures 4 à 7, le huitième point de raccordement 18 est disposé en aval du troisième échangeur 3.
Le fluide réfrigérant parcourant la quatrième branche de dérivation E ne traverse pas le troisième échangeur 3.
[132] Selon la variante de la figure 8, le huitième point de raccordement 18 est disposé en amont du troisième échangeur 3.
Le huitième point de raccordement 18 est ainsi disposé entre la sortie 34b du quatrième détendeur 34 et l’entrée 3a du troisième échangeur 3. Le fluide réfrigérant parcourant la quatrième branche de dérivation E peut parcourir le troisième échangeur 3 puis rejoindre la boucle principale A au niveau du quatrième point de raccordement 14.
[133] Selon une autre variante de réalisation, non représentée, le système de conditionnement thermique 100 comporte une quatrième branche de dérivation E reliant un septième point de raccordement 17 disposé sur la boucle principale A en aval du premier point de raccordement 1 1 et en amont du premier échangeur 1 à un huitième point de raccordement 18 disposé sur la boucle principale A en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du dispositif d’accumulation 8. Comme précédemment, la quatrième branche de dérivation E comprend un sixième détendeur 36.
Autrement dit, dans cette variante non représentée le huitième point de raccordement 18 est disposé entre le quatrième point de raccordement 14 et l’entrée de l’accumulateur 8.
[134] Selon un mode de réalisation, illustré notamment sur les figures 4 à 8, le système de conditionnement thermique 100 comporte une cinquième branche de dérivation F reliant un neuvième point de raccordement 19 disposé sur la deuxième branche de dérivation C en aval du troisième échangeur 3 et en amont du quatrième point de raccordement 14 à un dixième point de raccordement 20 disposé sur la boucle principale A entre le troisième point de raccordement 13 et le deuxième détendeur 32.
[135] Selon les variantes des figures 4 à 7, le dixième point de raccordement 20 est disposé entre le premier détendeur 31 et l’échangeur interne 6.
[136] Selon la variante de la figure 8, le dixième point de raccordement 20 est disposé entre l’échangeur interne 6 et le deuxième détendeur 32.
[137] Le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend une deuxième vanne unidirectionnelle 44 disposée sur la cinquième branche de dérivation F. La deuxième vanne unidirectionnelle 44 est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du neuvième point de raccordement 19 vers le dixième point de raccordement 20 et configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du dixième point de raccordement 20 vers le neuvième point de raccordement 19.
[138] La deuxième vanne unidirectionnelle 44 est par exemple un clapet anti-retour.
[139] La cinquième branche de dérivation F permet au fluide réfrigérant à haute pression ou à pression intermédiaire en sortie du troisième échangeur 3 de rejoindre la boucle principale A, traverser le deuxième détendeur 32 et le deuxième échangeur 2, puis rejoindre l’entrée 7a du compresseur 7. Le septième détendeur 37 permet de de bloquer la circulation de fluide réfrigérant du neuvième point de raccordement 19 vers le quatrième point de raccordement 14, de sorte que le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3 passe par la cinquième branche de dérivation F. La cinquième branche de dérivation F permet ainsi au fluide réfrigérant de fournir de la chaleur à l’élément 25 de la chaine de traction électrique au niveau du troisième échangeur 3, c’est-à-dire que cette branche permet de réaliser un chauffage de l’élément 25 de la chaine de traction électrique.
[140] De la même manière, lorsque la troisième branche de dérivation est de type D2, tel qu’illustré à la figure 5, le fluide réfrigérant à haute pression ou à pression intermédiaire en sortie du quatrième échangeur 4 peut rejoindre la boucle principale A en circulant dans la cinquième branche de dérivation F. Le quatrième échangeur 4 peut ainsi chauffer le flux d’air intérieur Fi. [141] Le neuvième point de raccordement 19 peut être confondu avec le sixième point de raccordement 16-2.
[142] Selon le deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, illustré notamment sur les figures 4 à 8, la deuxième branche de dérivation C comprend un septième détendeur 37 disposé entre le neuvième point de raccordement 19 et le quatrième point de raccordement 14.
[143] Lorsque la troisième branche de dérivation est de type D1 , tel qu’illustré à la figure 4, le septième détendeur 37 permet de détendre le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3 avant que celui-ci se mélange avec le fluide réfrigérant en sortie du quatrième échangeur 4. Le quatrième échangeur 4 peut donc fonctionner à une pression plus faible que celle du troisième échangeur 3, donc à une température d’évaporation plus basse. Le quatrième échangeur 4 et le troisième échangeur 3 peuvent ainsi assurer chacun un refroidissement, avec deux niveaux de température différents.
[144] De plus, lorsque la troisième branche de dérivation est de type D2, tel qu’illustré à la figure 5, le septième détendeur 37 permet de détendre le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur 4 avant que celui-ci se mélange avec le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur 2. Comme précédemment, le quatrième échangeur 4 peut donc fonctionner à une pression plus élevée que celle du deuxième échangeur 2, donc à une température d’évaporation plus élevée. Ce cas est utilisé par exemple lors d’un mode de fonctionnement visant à déshumidifier l’air de l’habitacle, qui sera décrit ultérieurement.
[145] Lorsque la quatrième branche de dérivation E est présente et reliée à la deuxième branche de dérivation C en aval du troisième échangeur 3, le septième détendeur 37 est disposé entre le neuvième point de raccordement 19 et le huitième point de raccordement 18. Cette configuration est illustrée sur les figures 4 à 7.
[146] La cinquième branche de dérivation F peut comporter un huitième détendeur 38.
Le huitième détendeur 38 est par exemple un orifice calibré.
Le huitième détendeur 38 est optionnel, c’est-à-dire qu’il peut ne pas être présent. [147] Le huitième détendeur permet de détendre le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3 avant son entrée dans la première section d’échange thermique 6a de l’échangeur interne 6, et ainsi de contrôler l’échange de chaleur dans l’échangeur interne 6.
[148] Selon le premier mode de réalisation et ses variantes, illustrés sur les figures 1 à 3, le premier détendeur 31 est disposé entre le premier échangeur 1 et le troisième point de raccordement 13.
[149] Selon le deuxième mode de réalisation, illustré sur les figures 4 à 8, le premier détendeur 31 est disposé entre le dixième point de raccordement 20 et le troisième point de raccordement 13.
[150] Le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend une troisième vanne unidirectionnelle 45 disposée sur la boucle principale A entre le premier échangeur
I et le troisième point de raccordement 13.
La troisième vanne unidirectionnelle 45 est configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du premier échangeur 1 vers le troisième point de raccordement
13. La troisième vanne unidirectionnelle 45 est également configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du troisième point de raccordement 13 vers le premier échangeur 1 .
La troisième vanne unidirectionnelle 45 est par exemple un clapet anti-retour.
[151] Chaque clapet anti-retour 43, 44, 45 peut être remplacé par une vanne à commande électrique commandée de manière à assurer les mêmes conditions de circulation du fluide réfrigérant.
[152] La boucle principale A comprend une première vanne d’arrêt 41 disposée entre le premier point de raccordement 1 1 et le premier échangeur de chaleur 1 .
La première vanne d’arrêt 41 est disposée entre le premier point de raccordement
I I et le septième point de raccordement 17.
[153] La boucle principale A comprend une deuxième vanne d’arrêt 42 disposée entre le deuxième point de raccordement 12 et le quatrième point de raccordement
14. La deuxième vanne d’arrêt 42 est disposée entre le deuxième point de raccordement 12 et le sixième point de raccordement 16-1 .
[154] La première vanne d’arrêt 41 est une vanne à commande électrique. De même, la deuxième vanne d’arrêt 42 est une vanne à commande électrique.
La première vanne d’arrêt 41 est une vanne deux voies. De même, la deuxième vanne d’arrêt 42 est une vanne deux voies.
[155] Les figures 6 et 7 schématisent deux variantes du deuxième mode de réalisation dans lesquelles une partie du circuit 10 est formée par un module de distribution du fluide réfrigérant.
[156] Selon la variante de la figure 6, le système de conditionnement thermique 100 comprend un module de distribution 50 de fluide réfrigérant comportant :
- une première entrée 11 de fluide réfrigérant,
- une deuxième entrée I2 de fluide réfrigérant,
- une première sortie S1 de fluide réfrigérant,
- une deuxième sortie S2 de fluide réfrigérant,
- un premier canal C1 reliant la première entrée 11 à la première sortie S1 ,
- un deuxième canal C2 reliant la deuxième entrée I2 à un point de connexion P disposé sur le premier canal C1 entre la première entrée 11 et la première sortie S1 ,
- un troisième canal C3 reliant la deuxième sortie S2 au point de connexion P,
- un septième détendeur 37 disposé sur le premier canal C1 entre le point de connexion P et la première sortie S1 ,
- une vanne unidirectionnelle 44 disposée sur le deuxième canal C2 entre le point de connexion P et la deuxième sortie S.
Le premier canal C1 forme en partie la deuxième branche de dérivation C.
Le deuxième canal C2 forme en partie la troisième branche de dérivation D2.
Le troisième canal C3 forme en partie la cinquième branche de dérivation F.
[157] Le module de distribution 50 intègre certains composants et forme une partie du circuit de circulation du fluide réfrigérant, ce qui facilite l’intégration mécanique des composants. Le module de distribution 50 peut être livré pré-assemblé, ce qui réduit le nombre de composants à assembler sur le véhicule. De plus, l’encombrement général est réduit. [158] Le point de connexion P est ici confondu avec le sixième point de raccordement 16-2 et avec le neuvième point de raccordement 19.
[159] Les canaux C1 , C2, C3 du module de module de distribution 50 de fluide réfrigérant sont formés par des évidements internes d’un bloc métallique. Le module de distribution 50 peut par exemple être obtenu par fonderie d’aluminium et usinage.
[160] Le module de distribution 50 de fluide réfrigérant peut comporter un huitième détendeur 38 disposé sur le troisième canal C3.
Le huitième détendeur 38 est par exemple disposé sur le troisième canal C3 entre le point de connexion P et la vanne unidirectionnelle 44.
[161] La figure 7 schématise un module de distribution 50’ selon une autre définition.
[162] Dans cette variante, le module de distribution 50’ de fluide réfrigérant comporte :
- une première entrée 11 ’ de fluide réfrigérant,
- une deuxième entrée/sortie ES2’ de fluide réfrigérant,
- une troisième entrée/sortie ES3’ de fluide réfrigérant,
- un premier canal C1 ’ reliant la deuxième entrée/sortie ES2’ à la troisième entrée/sortie ES3’,
- un deuxième canal C2’ reliant la première entrée 11 ’ à un point de connexion P’ disposé sur le premier canal C1 ’ entre la deuxième entrée/sortie ES2’ et la troisième entrée/sortie ES3’,
- le premier détendeur 31 ,
- une vanne unidirectionnelle 44 disposée sur le deuxième canal C2’ entre la première entrée 11 ’ et le point de connexion P’.
Le premier détendeur 31 est disposé sur le premier canal C1 ’ entre la troisième entrée/sortie ES3’ et le point de connexion P’.
Le premier canal C1 ’ forme en partie la boucle principale A.
Le deuxième canal C2’ forme en partie la cinquième branche de dérivation F.
[163] Le point de connexion P’ est ici confondu avec le dixième point de raccordement 20. [164] Comme précédemment, les canaux C1 ’, C2’ du module de module de distribution 50’ de fluide réfrigérant sont par exemple formés par des évidements internes d’un bloc métallique.
[165] Le module de distribution 50’ de fluide réfrigérant peut comporter un huitième détendeur 38 disposé sur le deuxième canal C2’. Le huitième détendeur 38 est par exemple disposé sur le deuxième canal C2’ entre la première entrée 11 ’ et la vanne unidirectionnelle 44.
[166] Les figures 9 à 14 illustrent plusieurs modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100. Ces différents modes peuvent être sélectivement activés, par exemple par l’unité de contrôle 60, en fonction des consignes des occupants du véhicule et en fonction des conditions d’utilisation.
[167] La figure 9 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 selon le premier mode de réalisation, dans un mode dit de déshumidification habitacle et refroidissement batterie.
Dans ce mode de fonctionnement :
— un débit total Q1 de fluide réfrigérant circule dans le compresseur 7 où il passe à haute pression, et se divise entre :
-- un deuxième débit Q2 circulant dans la boucle principale A, successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, dans le premier détendeur 31 où il passe à pression intermédiaire,
-- un troisième débit Q3 circulant dans la première branche de dérivation B, successivement dans le troisième détendeur 33 où il passe à pression intermédiaire, dans le deuxième échangeur 2 où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe, dans le deuxième détendeur 32, dans l’échangeur interne 6, et se divise entre :
— un quatrième débit Q4 circulant dans la troisième branche de dérivation D1 , successivement dans le cinquième détendeur 35 où il passe à basse pression, dans le quatrième échangeur 4 où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, dans la boucle principale A,
— un cinquième débit Q5 circulant dans la boucle principale A et rejoignant le deuxième débit Q2, le deuxième débit Q2 et le cinquième débit Q5 formant un sixième débit Q6 circulant dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le quatrième détendeur 34 où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur 3 où il reçoit de la chaleur, et rejoint le quatrième débit Q4, le sixième débit Q6 et le quatrième débit Q4 formant le débit total Q1 , le débit total Q1 circule successivement dans le dispositif d’accumulation 8, dans l’échangeur interne 6, et retourne au compresseur 7.
[168] La valeur de la pression type « haute pression >> est par exemple comprise entre 80 bars et 120 bars.
La valeur de la pression dite « intermédiaire >> est inférieure à la valeur de la haute pression. La pression intermédiaire est par exemple comprise entre 40 bars et 70 bars.
La valeur de la pression dite « basse pression >> est inférieure à la valeur de la pression intermédiaire.
La basse pression est par exemple comprise entre 1 bar et 50 bars.
[169] Dans ce mode de fonctionnement, le flux d’air intérieur Fi est refroidi au niveau du quatrième échangeur 4, et réchauffé au niveau du premier échangeur 1 , ce qui permet de déshumidifier le flux d’air intérieur Fi.
Le fluide réfrigérant absorbe de la chaleur de l’élément 25 de la chaine de traction au niveau du troisième échangeur 3, ce qui permet de refroidir l’élément 25 de la chaine de traction.
Le troisième détendeur 33 permet de contrôler la valeur de la pression intermédiaire dans le deuxième échangeur 2, et ainsi la quantité de chaleur dissipée dans le flux d’air extérieur Fe. De plus, le contrôle de la pression intermédiaire permet de contrôler la quantité de chaleur échangée au niveau de l’échangeur interne 6.
L’échangeur interne 6 participe aux échanges de chaleur, puisque la première section d’échange thermique 6a et la deuxième section d’échange thermique 6b sont toutes les deux parcourues du fluide réfrigérant.
La deuxième vanne d’arrêt 42 est en position fermée, ce qui interdit la circulation de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le deuxième point de raccordement 12 et le sixième point de raccordement 16-1. Toutes les autres portions du circuit 10 de fluide réfrigérant sont parcourues par du fluide réfrigérant.
Le cinquième débit Q5 peut prendre des valeurs négatives, c’est-à-dire circuler du troisième point de raccordement 13 vers le cinquième point de raccordement 15-1. Dans ce cas, le quatrième débit Q4 est supérieur au troisième débit Q3.
Lorsque le cinquième débit est positif, comme c’est le cas sur la figure 9, la circulation de fluide réfrigérant a lieu du cinquième point de raccordement 15-1 vers le troisième point de raccordement 13. Le troisième débit Q3 est alors supérieur au cinquième débit Q5. Le sens du débit Q5 dépend de la valeur respective des débits Q2, Q3 et Q6, qui varient suivant les conditions d’utilisation.
[170] La figure 10 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 selon le deuxième mode de réalisation, dans un mode dit de chauffage batterie avec récupération d’énergie de l’air extérieur.
Dans ce mode de fonctionnement :
- un débit total Q de fluide réfrigérant circule dans le compresseur 7 où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale A, dans le premier échangeur 1 , dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le quatrième détendeur 34 où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur 3 où il cède de la chaleur, dans la cinquième branche de dérivation F, dans la boucle principale A successivement dans l’échangeur interne 6, dans le deuxième détendeur 32 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur 2 où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, dans le dispositif d’accumulation 8, dans l’échangeur interne 6, et retourne au compresseur 7.
[171] Dans ce mode de fonctionnement, le débit total Q de fluide réfrigérant peut céder de la chaleur au flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur 1 . Pour cela, le débit du flux d’air intérieur Fi peut être contrôlé à une valeur non nulle.
[172] Dans ce mode de fonctionnement, le débit total Q de fluide réfrigérant peut aussi circuler dans le premier échangeur 1 sans céder de la chaleur au flux d’air intérieur Fi. Pour cela, le débit du flux d’air intérieur Fi est par exemple maintenu à une valeur nulle.
[173] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant cède de la chaleur à l’élément 25 de la chaine de traction au niveau du troisième échangeur 3, ce qui permet de chauffer l’élément 25 de la chaîne de traction. Le quatrième détendeur 34 permet de contrôler la valeur de la pression intermédiaire.
Le fluide réfrigérant à basse pression reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2.
Le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est inversé par rapport au mode de fonctionnement précédent.
L’échangeur interne 6 participe aux échanges de chaleur.
Le quatrième échangeur 4 n’est pas parcouru par le fluide réfrigérant. Le cinquième détendeur 35 est en position fermée, ce qui bloque la circulation de fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation D1 .
La portion de deuxième branche de dérivation C comprise entre le neuvième point de raccordement 19 et le quatrième point de raccordement 14 n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant.
La portion de boucle principale A comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le dixième point de raccordement 20 n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant, le premier détendeur 31 étant en position fermée.
De même, la première branche de dérivation B et la quatrième branche de dérivation E ne sont pas parcourues par le fluide réfrigérant.
[174] La figure 11 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 selon la première variante du deuxième mode de réalisation, dans un mode dit de chauffage batterie et chauffage habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur.
Dans ce mode de fonctionnement :
- un débit total Q1 de fluide réfrigérant circule dans le compresseur 7 où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale A, dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, et se divise entre :
-- un deuxième débit Q2 circulant dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le quatrième détendeur 34 où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur 3 où il cède de la chaleur, -- un troisième débit Q3 circulant dans la troisième branche de dérivation D2, successivement dans le cinquième détendeur 35 où il passe à pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, et rejoint le deuxième débit Q2, le deuxième débit Q2 et le troisième débit Q3 formant le débit total Q1 , le débit total Q1 formé circulant dans la cinquième branche de dérivation F, dans la boucle principale A successivement dans l’échangeur interne 6, dans le deuxième détendeur 32 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur 2 où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, dans le dispositif d’accumulation 8, dans l’échangeur interne 6, et retourne au compresseur 7.
[175] Ce mode de fonctionnement diffère du précédent mode par le fait que le débit de fluide réfrigérant sortant du premier échangeur 1 peut se diviser au niveau du cinquième point de raccordement 15-2 et circuler en parallèle dans le troisième échangeur 3 et dans le quatrième échangeur 4. Cette division est rendue possible par la disposition particulière de la troisième branche de dérivation D2. Le troisième échangeur 3 le quatrième échangeur 4 peuvent ainsi assurer un chauffage, respectivement de l’élément 25 de la chaine de traction, et du flux d’air intérieur Fi. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi chauffé à la fois au niveau du premier échangeur 1 et au niveau du quatrième échangeur 4, ce qui permet d’augmenter la puissance de chauffage et la rapidité de montée en température de l’habitacle.
[176] Le fluide réfrigérant à basse pression reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2.
La première branche de dérivation B et la quatrième branche de dérivation E ne sont pas parcourues par le fluide réfrigérant.
La portion de deuxième branche de dérivation C comprise entre le neuvième point de raccordement 19 et le quatrième point de raccordement 14 n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant.
La portion de boucle principale A comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le dixième point de raccordement 20 n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant, le premier détendeur 31 étant en position fermée.
L’échangeur interne 6 participe aux échanges de chaleur.
[177] La figure 12 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 selon la première variante du deuxième mode de réalisation, dans un mode dit de déshumidification habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur.
Dans ce mode de fonctionnement :
- un débit total Q1 de fluide réfrigérant circule dans le compresseur 7 où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale A, dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, et se divise entre :
-- un deuxième débit Q2 circulant dans la troisième branche de dérivation D2, successivement dans le cinquième détendeur 35 où il passe à pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, dans la boucle principale A, dans le septième détendeur 37 où il passe à basse pression,
-- un troisième débit Q3 circulant dans la boucle principale A, successivement dans le premier détendeur 31 , dans l’échangeur interne 6, dans le deuxième détendeur 32 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 2 où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, et rejoint le deuxième débit Q2, le deuxième débit Q2 et le troisième débit Q3 formant le débit total Q1 , le débit total Q1 formé circulant dans la boucle principale A successivement dans le dispositif d’accumulation 8, dans l’échangeur interne 6, et retourne au compresseur 7.
[178] Le quatrième échangeur 4 et le deuxième échangeur 2 fonctionne tous les deux en évaporateur. Au niveau du quatrième échangeur 4, le fluide réfrigérant reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, dans le but de refroidir celui-ci. Au niveau du deuxième échangeur 2, le fluide réfrigérant reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe. Cette chaleur contribue à chauffer le flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur 1 . La pression dans le quatrième échangeur 4 peut être plus élevée que la pression dans le deuxième échangeur 2, puisque le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur 4 subit une détente en traversant le septième détendeur 37 avant de rejoindre au niveau du quatrième point de raccordement 14 le fluide réfrigérant provenant du deuxième échangeur 2. La température d’évaporation dans le quatrième échangeur 4 peut donc être plus élevée dans celle dans le deuxième échangeur 2. Il est donc possible de récupérer de la chaleur au niveau du deuxième échangeur 2 même par une température ambiante négative, c’est-à-dire une température du flux d’air extérieur Fe négative, sans risquer de givrer simultanément le quatrième échangeur 4.
[179] La figure 13 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 selon le deuxième mode de réalisation, dans un mode dit de chauffage accéléré de l’habitacle et de la batterie.
Dans ce mode de fonctionnement :
- un débit total Q1 de fluide réfrigérant circule dans le compresseur 7 où il passe à haute pression, circule dans la boucle principale A et se divise entre :
-- un deuxième débit Q2 circulant dans la boucle principale A, dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le quatrième détendeur 34 où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur 3 où il cède de la chaleur, dans le septième détendeur 37 où il passe à basse pression,
-- un troisième débit Q3 circulant dans la quatrième branche de dérivation E, dans le sixième détendeur 36 où il subit une détente, et rejoint le deuxième débit Q2, le deuxième débit Q2 et le troisième débit Q3 formant ainsi le débit total Q1 , le débit total Q1 formé circule dans la boucle principale A, successivement dans le dispositif d’accumulation 8, dans l’échangeur interne 6 et retourne au compresseur 7.
[180] Dans ce mode de fonctionnement, le flux d’air intérieur Fi est réchauffé par le fluide réfrigérant à haute pression au niveau du premier échangeur 1 , ce qui permet de chauffer l’habitacle.
Le fluide réfrigérant à pression intermédiaire cède de la chaleur à l’élément 25 de la chaine de traction au niveau du troisième échangeur 3, ce qui permet de chauffer l’élément 25 de la chaine de traction.
Le débit Q2 de fluide réfrigérant, majoritairement sous forme liquide en sortie du troisième échangeur 3 et du septième détendeur 37, est mélangé au débit Q3 de fluide réfrigérant gazeux à haute température qui sort du sixième détendeur 36.
Le troisième débit Q3 rejoint le deuxième débit Q2 entre le septième détendeur 37 et le quatrième point de raccordement 14.
Le mélange formé, essentiellement ou totalement sous forme gazeuse, est réaspiré par le compresseur 7 après avoir traversé le dispositif d’accumulation 8.
Le débit additionnel circulant dans la quatrième branche de dérivation E permet d’augmenter la puissance de chauffe fournie et d’accélérer la montée en température de l’habitacle. Il n’est ainsi pas nécessaire d’équiper l’installation de chauffage du véhicule d’un chauffage additionnel électrique.
[181] Le deuxième échangeur 2 et le quatrième échangeur 4 ne participent pas aux échanges de chaleur.
L’échangeur interne 6 ne participe pas aux échanges de chaleur, car le débit de fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 6a est nul.
Le premier détendeur 31 , le deuxième détendeur 32, le troisième détendeur 33 et le cinquième détendeur 35 sont en position fermée.
La première branche de dérivation B et la cinquième branche de dérivation F ne sont pas parcourues par le fluide réfrigérant.
La portion de boucle principale A comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le quatrième point de raccordement 14 n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant.
[182] La figure 14 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 selon le deuxième mode de réalisation, dans un mode dit de chauffage habitacle et récupération d’énergie.
Selon ce mode de fonctionnement :
- un débit total Q1 de fluide réfrigérant circule dans le compresseur 7 où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale A, dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, et se divise entre :
-- un deuxième débit Q2 circulant dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le quatrième détendeur 34 où il passe à une première pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur 3 où il reçoit de la chaleur, dans le septième détendeur 37 où il passe à basse pression,
-- un troisième débit Q3 circulant dans la boucle principale A, successivement dans le premier détendeur 31 où il passe à une deuxième pression intermédiaire supérieure ou égale à la première pression intermédiaire, dans l’échangeur interne 6, dans le deuxième détendeur 32 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur 2 où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, et rejoint le deuxième débit Q2, le deuxième débit Q2 et le troisième débit Q3 formant ainsi le débit total Q1 , le débit total Q1 formé circule dans la boucle principale A, successivement dans le dispositif d’accumulation 8, dans l’échangeur interne 6 et retourne au compresseur 7.
[183] Dans ce mode de fonctionnement, le flux d’air intérieur Fi est réchauffé au niveau du premier échangeur 1 , ce qui permet de chauffer l’habitacle.
Le fluide réfrigérant peut recevoir de de la chaleur de l’élément 25 de la chaine de traction au niveau du troisième échangeur 3, ce qui permet de réaliser une récupération d’énergie. Le quatrième détendeur 34 permet de contrôler la valeur de la pression intermédiaire.
Le fluide réfrigérant à basse pression reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2.
La chaleur prélevée du flux d’air extérieur Fe et la chaleur récupérée des pertes thermiques de la chaine de traction électrique contribuent toutes les deux à chauffer l’habitacle du véhicule.
Le quatrième échangeur 4 ne participe pas aux échanges de chaleur.
L’échangeur interne 6 participe aux échanges de chaleur.
La première branche de dérivation B et la troisième branche de dérivation D1 ne sont pas parcourues par le fluide réfrigérant.
De même, la cinquième branche de dérivation F n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant. En effet, la deuxième vanne unidirectionnelle 44 empêche la circulation du fluide réfrigérant du dixième point de raccordement 20 vers le neuvième point de raccordement 19.
[184] De nombreux autres modes de fonctionnement, non représentés, sont également possible.
[185] Par exemple, selon un mode dit de refroidissement habitacle et refroidissement chaine de traction, la première vanne d’arrêt 41 est fermée de façon à empêcher la circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur 1 . Le fluide réfrigérant à haute pression circule ainsi dans le deuxième échangeur 2 où la chaleur du fluide réfrigérant est dissipée dans le flux d’air extérieur, puis circule en parallèle dans le quatrième échangeur 4 et dans le troisième échangeur 3. Le cinquième détendeur 35 et le quatrième détendeur 34 détendent le fluide réfrigérant jusqu’à un état de basse pression.
Le sixième détendeur 36 est en position d’ouverture partielle. Ainsi, la portion de circuit 10 comprise entre la première vanne d’arrêt 41 et la troisième vanne unidirectionnelle 45, englobant le premier échangeur 1 , est maintenue dans un état de basse pression, qui est l’état du fluide réfrigérant en aval du septième détendeur 37.
Ainsi, la masse de fluide réfrigérant comprise dans cette portion de circuit peut être minimisée, ce qui permet de réduire la quantité de fluide réfrigérant nécessaire.
[186] D’autres architectures de circuit de fluide réfrigérant sont réalisables.
[187] En particulier, selon des variantes non représentées, la quatrième branche de dérivation E peut être présente sans que la cinquième branche de dérivation F soit présente. De même, la cinquième branche de dérivation F peut être présente alors que la quatrième branche de dérivation E n’est pas présente.
La cinquième branche de dérivation F peut avoir la définition représentée à la figure 8 avec une quatrième branche de dérivation E définie comme sur les figures 4 à 7. De même, la quatrième branche de dérivation E peut avoir la définition représentée à la figure 8 avec une cinquième branche de dérivation F définie comme sur les figures 4 à 7.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comprenant un circuit de fluide réfrigérant (10) configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant (10) comportant:
Une boucle principale (A) comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant: -- un compresseur (7),
-- un premier échangeur de chaleur (1 ) couplé thermiquement avec un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule,
-- un premier détendeur (31 ),
-- un deuxième détendeur (32),
-- un deuxième échangeur de chaleur (2) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule, -- un dispositif d’accumulation (8) de fluide réfrigérant,
Une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11 ) disposé sur la boucle principale (A) en aval d’une sortie (7b) du compresseur (7) et en amont du premier échangeur (1 ) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur de chaleur (2) et en amont du dispositif d’accumulation (8), la première branche de dérivation (B) comprenant un troisième détendeur (33),
- Une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) entre le premier échangeur (1 ) et le deuxième détendeur (32) à un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur (2) et en amont du dispositif d’accumulation (8), la deuxième branche de dérivation (C) comprenant successivement un quatrième détendeur (34) et un troisième échangeur de chaleur (3), dans lequel la boucle principale (A) comprend un échangeur interne (6) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant entre le premier détendeur (31 ) et le deuxième détendeur (32) et le fluide réfrigérant en aval du dispositif d’accumulation (8) et en amont d’une entrée (7a) du compresseur (7).
[Revendication 2] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 , dans lequel le troisième échangeur de chaleur (3) est couplé thermiquement avec un élément (25) d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile.
[Revendication 3] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 ou 2, comportant :
- Une troisième branche de dérivation (D1 ) reliant un cinquième point de raccordement (15-1 ) disposé sur la boucle principale (A) entre le deuxième détendeur (32) et le premier détendeur (31 ) à un sixième point de raccordement (16-1 ) disposé sur la boucle principale (A) entre le deuxième point de raccordement (12) et le quatrième point de raccordement (14), la troisième branche de dérivation (D1 ) comprenant successivement un cinquième détendeur (35) et un quatrième échangeur de chaleur (4) configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur (Fi).
[Revendication 4] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 ou 2, comportant :
- Une troisième branche de dérivation (D2) reliant un cinquième point de raccordement (15-2) disposé sur la deuxième branche de dérivation (C) entre le troisième point de raccordement (13) et le quatrième détendeur (34) à un sixième point de raccordement (16-2) disposé sur la deuxième branche de dérivation (C) entre le troisième échangeur (3) et le quatrième point de raccordement (14), la troisième branche de dérivation (D2) comprenant successivement un cinquième détendeur (35) et un quatrième échangeur de chaleur (4) configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur (Fi).
[Revendication 5] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, comportant :
- Une quatrième branche de dérivation (E) reliant un septième point de raccordement (17) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier point de raccordement (1 1 ) et en amont du premier échangeur (1 ) à un huitième point de raccordement (18) disposé sur la deuxième branche de dérivation (C) en aval du quatrième détendeur (34) et en amont du quatrième point de raccordement (14), la quatrième branche de dérivation (E) comprenant un sixième détendeur (36).
[Revendication 6] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, comportant :
- Une cinquième branche de dérivation (F) reliant un neuvième point de raccordement (19) disposé sur la deuxième branche de dérivation (C) en aval du troisième échangeur (3) et en amont du quatrième point de raccordement (14) à un dixième point de raccordement (20) disposé sur la boucle principale (A) entre le troisième point de raccordement (13) et le deuxième détendeur (32), dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (10) comprend une deuxième vanne unidirectionnelle (44) disposée sur la cinquième branche de dérivation (F), la deuxième vanne unidirectionnelle (44) étant configurée pour autoriser une circulation de fluide réfrigérant du neuvième point de raccordement (19) vers le dixième point de raccordement (20) et configurée pour interdire une circulation de fluide réfrigérant du dixième point de raccordement (20) vers le neuvième point de raccordement (19).
[Revendication 7] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième branche de dérivation (C) comprend un septième détendeur (37) disposé entre le neuvième point de raccordement (19) et le quatrième point de raccordement (14).
[Revendication 8] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la cinquième branche de dérivation (F) comporte un huitième détendeur (38).
[Revendication 9] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 6 à 8 en combinaison avec la revendication 7, comprenant un module de distribution (50) de fluide réfrigérant comportant :
- une première entrée (11 ) de fluide réfrigérant,
- une deuxième entrée (I2) de fluide réfrigérant,
- une première sortie (S1 ) de fluide réfrigérant,
- une deuxième sortie (S2) de fluide réfrigérant,
- un premier canal (C1 ) reliant la première entrée (11 ) à la première sortie (S1 ), - un deuxième canal (C2) reliant la deuxième entrée (12) à un point de connexion (P) disposé sur le premier canal (C1 ) entre la première entrée (11 ) et la première sortie (S1 ),
- un troisième canal (C3) reliant la deuxième sortie (S2) au point de connexion (P),
- un septième détendeur (37) disposé sur le premier canal (C1 ) entre le point de connexion (P) et la première sortie (S1 ),
- une vanne unidirectionnelle (44) disposée sur le deuxième canal (C2) entre le point de connexion (P) et la deuxième sortie (S2), dans lequel : le premier canal (C1 ) forme en partie la deuxième branche de dérivation (C), le deuxième canal (C2) forme en partie la troisième branche de dérivation (D2), le troisième canal (C3) forme en partie la cinquième branche de dérivation (F).
[Revendication 10] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 6 à 8, comprenant un module de distribution (50’) de fluide réfrigérant comportant :
- une première entrée (11 ’) de fluide réfrigérant,
- une deuxième entrée/sortie (ES2’) de fluide réfrigérant,
- une troisième entrée/sortie (ES3’) de fluide réfrigérant,
- un premier canal (C1 ’) reliant la deuxième entrée/sortie (ES2’) à la troisième entrée/sortie (ES3’),
- un deuxième canal (C2’) reliant la première entrée (11 ’) à un point de connexion (P’) disposé sur le premier canal (C1 ’) entre la deuxième entrée/sortie (ES2’) et la troisième entrée/sortie (ES3’),
- le premier détendeur (31 ),
- une vanne unidirectionnelle (44) disposée sur le deuxième canal (C2’) entre la première entrée (11 ’) et le point de connexion (P’), dans lequel : le premier détendeur (31 ) est disposé sur le premier canal (C1 ’) entre la troisième entrée/sortie (ES3’) et le point de connexion (P’), le premier canal (C1 ’) forme en partie la boucle principale (A), le deuxième canal (C2’) forme en partie la cinquième branche de dérivation (F).
[Revendication 11] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 3, dans un mode dit de déshumidification habitacle et refroidissement batterie dans lequel :
— un débit total (Q1 ) de fluide réfrigérant circule dans le compresseur (7) où il passe à haute pression, et se divise entre :
-- un deuxième débit (Q2) circulant dans la boucle principale (A), successivement dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), dans le premier détendeur (31 ) où il passe à pression intermédiaire,
-- un troisième débit (Q3) circulant dans la première branche de dérivation (B), successivement dans le troisième détendeur (33) où il passe à pression intermédiaire, dans le deuxième échangeur (2) où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur (Fe), dans le deuxième détendeur (32), dans l’échangeur interne (6), et se divise entre :
— un quatrième débit (Q4) circulant dans la troisième branche de dérivation (D1 ), successivement dans le cinquième détendeur (35) où il passe à basse pression, dans le quatrième échangeur (4) où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), dans la boucle principale (A),
— un cinquième débit (Q5) circulant dans la boucle principale (A) et rejoignant le deuxième débit (Q2), le deuxième débit (Q2) et le cinquième débit (Q5) formant un sixième débit (Q6) circulant dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le quatrième détendeur (34) où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur (3) où il reçoit de la chaleur, et rejoint le quatrième débit (Q4), le sixième débit (Q6) et le quatrième débit (Q4) formant le débit total (Q1 ), le débit total (Q1 ) formé circule dans la boucle principale (A), successivement dans le dispositif d’accumulation (8), dans l’échangeur interne (6), et retourne au compresseur (7).
[Revendication 12] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec les revendications 3 et 6, dans un mode dit de chauffage batterie avec récupération d’énergie de l’air extérieur dans lequel : - un débit total (Q) de fluide réfrigérant circule dans le compresseur (7) où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale (A), dans le premier échangeur (1 ), dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le quatrième détendeur (34) où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur (3) où il cède de la chaleur, dans la cinquième branche de dérivation (F), dans la boucle principale (A) successivement dans l’échangeur interne (6), dans le deuxième détendeur (32) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur (2) où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), dans le dispositif d’accumulation (8), dans l’échangeur interne (6), et retourne au compresseur (7).
[Revendication 13] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec les revendications 4 et 6, dans un mode dit de chauffage batterie et chauffage habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur dans lequel :
- un débit total (Q1 ) de fluide réfrigérant circule dans le compresseur (7) où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale (A), dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), et se divise entre :
-- un deuxième débit (Q2) circulant dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le quatrième détendeur (34) où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur (3) où il cède de la chaleur, -- un troisième débit (Q3) circulant dans la troisième branche de dérivation (D2), successivement dans le cinquième détendeur (35) où il passe à pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur de chaleur (4) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), et rejoint le deuxième débit (Q2), le deuxième débit (Q2) et le troisième débit (Q3) formant le débit total (Q1 ), le débit total (Q1 ) formé circulant dans la cinquième branche de dérivation (F), dans la boucle principale (A) successivement dans l’échangeur interne (6), dans le deuxième détendeur (32) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur (2) où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), dans le dispositif d’accumulation (8), dans l’échangeur interne (6), et retourne au compresseur (7).
[Revendication 14] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec les revendications 4,6,7, dans un mode dit de déshumidification habitacle avec récupération d’énergie de l’air extérieur dans lequel :
- un débit total (Q1 ) de fluide réfrigérant circule dans le compresseur (7) où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale (A), dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), et se divise entre :
-- un deuxième débit (Q2) circulant dans la troisième branche de dérivation (D2), successivement dans le cinquième détendeur (35) où il passe à pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur de chaleur (4) où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), dans la boucle principale A, dans le septième détendeur (37) où il passe à basse pression,
-- un troisième débit (Q3) circulant dans la boucle principale (A), successivement dans le premier détendeur (31 ), dans l’échangeur interne (6), dans le deuxième détendeur (32) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur (2) où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), et rejoint le deuxième débit (Q2), le deuxième débit (Q2) et le troisième débit (Q3) formant le débit total (Q1 ), le débit total (Q1 ) formé circulant dans la boucle principale A successivement dans le dispositif d’accumulation (8), dans l’échangeur interne (6), et retourne au compresseur (7).
[Revendication 15] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec les revendications 5 et 7, dans un mode dit de chauffage accéléré de l’habitacle et de la batterie dans lequel :
- un débit total (Q1 ) de fluide réfrigérant circule dans le compresseur (7) où il passe à haute pression, circule dans la boucle principale (A) et se divise entre :
-- un deuxième débit (Q2) circulant dans la boucle principale (A), dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le quatrième détendeur (34) où il passe à pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur (3) où il cède de la chaleur, dans le septième détendeur (37) où il passe à basse pression, -- un troisième débit (Q3) circulant dans la quatrième branche de dérivation (E), dans le sixième détendeur (36) où il subit une détente, et rejoint le deuxième débit (Q2), le deuxième débit (Q2) et le troisième débit (Q3) formant ainsi le débit total (Q1 ), le débit total (Q1 ) formé circule dans la boucle principale A, successivement dans le dispositif d’accumulation (8), dans l’échangeur interne (6) et retourne au compresseur (7).
[Revendication 16] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec les revendications 4 et 7, dans un mode dit de chauffage habitacle et récupération d’énergie dans lequel :
- un débit total (Q1 ) de fluide réfrigérant circule dans le compresseur (7) où il passe à haute pression, et circule dans la boucle principale (A), dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), et se divise entre :
-- un deuxième débit (Q2) circulant dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le quatrième détendeur (34) où il passe à une première pression intermédiaire, dans le troisième échangeur de chaleur (3) où il reçoit de la chaleur, dans le septième détendeur (37) où il passe à basse pression,
-- un troisième débit (Q3) circulant dans la boucle principale (A), successivement dans le premier détendeur (31 ) où il passe à une deuxième pression intermédiaire supérieure ou égale à la première pression intermédiaire, dans l’échangeur interne (6), dans le deuxième détendeur (32) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur (2) où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), et rejoint le deuxième débit (Q2), le deuxième débit (Q2) et le troisième débit (Q3) formant ainsi le débit total (Q1 ), le débit total (Q1 ) formé circule dans la boucle principale A, successivement dans le dispositif d’accumulation (8), dans l’échangeur interne (6) et retourne au compresseur (7).
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