FR2805926A1 - Fuel cell for motor vehicle has heat exchange circuits between fuel cell and ambient air and interior of passenger compartment - Google Patents

Fuel cell for motor vehicle has heat exchange circuits between fuel cell and ambient air and interior of passenger compartment Download PDF

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Abstract

The fuel cell (1) circuit for a motor vehicle is positioned in a primary circuit (17a,b;18a,b;20a,b;25) for cooling and humidification, containing dematerialized water. The primary circuit is in heat exchange relation (21) with a secondary circuit containing a refrigerant fluid to increase the heat of the first fluid. The secondary circuit (26) has a second heat exchanger (34) in contact with ambient air. A third heat exchanger can be connected to the second circuit and is in contact with the vehicle passenger space.

Description

La présente invention est relative à un dispositif gestion thermique d'un véhicule automobile équipé d' pile à combustible. The present invention relates to a thermal management device of a motor vehicle equipped with a fuel cell.

On sait que les piles à combustible permettent conversion directe de l'énergie libérée par une réaction chimique d'oxydo-réduction en énergie électrique et à titre, elles apparaissent actuellement comme étant l'une des technologies les plus prometteuses dans le domaine des vehicules automobiles à traction électrique, pour répondre normes européennes de réduction de la pollution et de la consommation (comme l'émission de C02 limité à 140 grammes par km à l'horizon 2008, par exemple). It is known that fuel cells allow direct conversion of the energy released by a chemical oxidation-reduction reaction into electrical energy and as such, they currently appear as one of the most promising technologies in the field of motor vehicles with electric traction, to meet European standards of reduction of the pollution and the consumption (as the CO2 emission limited to 140 grams per km by 2008, for example).

Plus particulièrement, les piles à combustible comportant une membrane échangeuse de protons semblent aujourd'hui les plus aptes pour de telles applications, car elles acceptent l'utilisation d'un combustible liquide et fonctionnent à des températures situées entre 20 et 120 C. More particularly, fuel cells having a proton exchange membrane now seem the most suitable for such applications, because they accept the use of a liquid fuel and operate at temperatures between 20 and 120 C.

Pour permettre l'application des piles à combustible aux véhicules automobiles, de nombreuses difficultés été résolues et d'autres doivent l'être encore. exemple, la pile nécessite une gestion de l'eau qu'elle utilise et une régulation thermique relativement complexes ailleurs, le temps de réaction du système de régulation doit être faible pour que l'installation puisse réagir vite conditions de fonctionnement très diverses auxquelles elle sera soumise dans le véhicule. Enfin, i1 est essentiel que les caractéristiques pondérales et volumiques d' telle installation, associées à une bonne tenue mécanique (vibrations), soient aussi favorables que possible pour permettre une implantation dans un véhicule automobile. To allow the application of fuel cells to motor vehicles, many difficulties have been solved and others have yet to be solved. For example, the battery requires a management of the water that it uses and a relatively complex thermal regulation elsewhere, the reaction time of the control system must be low so that the installation can react quickly very different operating conditions to which it will be subject in the vehicle. Finally, it is essential that the weight and volume characteristics of such an installation, combined with a good mechanical strength (vibrations), be as favorable as possible to allow implantation in a motor vehicle.

Le problème de la gestion thermique et de celle l'eau d'une pile à combustible a déjà été abordé dans EP 471 428. Dans ce document, il s'agit d'une installation

Figure img00020001
The problem of the thermal management and that of the water of a fuel cell has already been discussed in EP 471 428. In this document, it is an installation
Figure img00020001

paraissant <SEP> surtout <SEP> conçue <SEP> pour <SEP> véhicules <SEP> de <SEP> transport
<tb> lourds <SEP> tels <SEP> que <SEP> les <SEP> autobus <SEP> et <SEP> autocars.
<tb> Cette <SEP> installation <SEP> comprend <SEP> circuit <SEP> primaire <SEP> d'eau
<tb> pure <SEP> dans <SEP> lequel <SEP> est <SEP> insérée <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible <SEP> pour <SEP> la
<tb> refroidir <SEP> et <SEP> l'humidifier, <SEP> et <SEP> un <SEP> circuit <SEP> secondaire <SEP> d'eau
<tb> glycolée <SEP> qui <SEP> est <SEP> en <SEP> relation <SEP> d'échange <SEP> thermique <SEP> avec <SEP> le
<tb> circuit <SEP> primaire <SEP> et <SEP> qui <SEP> évacue <SEP> les <SEP> calories <SEP> vers
<tb> l'extérieur <SEP> par <SEP> l'intermédiaire <SEP> d'un <SEP> radiateur <SEP> eau/air <SEP> avec
<tb> circulation <SEP> d'air <SEP> forcée.
<tb> La <SEP> relation <SEP> d'échange <SEP> thermique <SEP> entre <SEP> les <SEP> deux
<tb> circuits <SEP> est <SEP> matérialisée <SEP> au <SEP> moyen <SEP> d'un <SEP> échangeur <SEP> à <SEP> plaques
<tb> eau/eau <SEP> permettant <SEP> de <SEP> réduire <SEP> la <SEP> taille <SEP> du <SEP> circuit <SEP> primaire
<tb> et <SEP> le <SEP> temps <SEP> de <SEP> réponse <SEP> de <SEP> la <SEP> regulation <SEP> thermique. <SEP> Par
<tb> ailleurs, <SEP> lors <SEP> des <SEP> phases <SEP> de <SEP> démarrage <SEP> à <SEP> basse <SEP> température,
<tb> le <SEP> circuit <SEP> primaire <SEP> est <SEP> chauffé <SEP> par <SEP> une <SEP> résistance
<tb> thermique <SEP> dont <SEP> la <SEP> faible <SEP> inertie <SEP> fait <SEP> que <SEP> la <SEP> pile <SEP> est
<tb> rapidement <SEP> mise <SEP> à <SEP> température <SEP> avec <SEP> une <SEP> consommation <SEP> faible
<tb> en <SEP> énergie.
<tb> Le <SEP> circuit <SEP> secondaire <SEP> est <SEP> également <SEP> en <SEP> relation
<tb> d'échange <SEP> thermique <SEP> avec <SEP> un <SEP> circuit <SEP> d'air <SEP> comprimé <SEP> assurant
<tb> l'alimentation <SEP> en <SEP> air <SEP> comprimé <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible.
<tb> Cette <SEP> relation <SEP> est <SEP> matérialisée <SEP> par <SEP> un <SEP> échangeur <SEP> air/eau.
<tb> La <SEP> chaleur <SEP> récupérée <SEP> dans <SEP> les <SEP> deux <SEP> échangeurs <SEP> du
<tb> circuit <SEP> secondaire <SEP> est <SEP> utilisée <SEP> pour <SEP> chauffer <SEP> l'hydrogène
<tb> envoyé <SEP> dans <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> une <SEP> température <SEP> d'admission <SEP> optimale.
<tb> Ce <SEP> document <SEP> décrit <SEP> ainsi <SEP> une <SEP> installation <SEP> dont <SEP> la
<tb> gestion <SEP> thermique <SEP> est <SEP> entièrement <SEP> orientée <SEP> sur <SEP> le
<tb> fonctionnement <SEP> optimal <SEP> de <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible, <SEP> les
<tb> calories <SEP> récupérées <SEP> par <SEP> échange <SEP> thermique <SEP> étant <SEP> soit <SEP> cédées
<tb> à <SEP> l'air <SEP> extérieur, <SEP> soit <SEP> utilisées <SEP> pour <SEP> chauffer <SEP> l'hydrogène
<tb> envoyé <SEP> dans <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible.
<tb> Par <SEP> WO <SEP> 96/41 <SEP> 393, <SEP> on <SEP> connaît <SEP> une <SEP> installation <SEP> de <SEP> même
<tb> type <SEP> qui <SEP> est <SEP> destinée <SEP> à <SEP> alimenter <SEP> en <SEP> énergie <SEP> électrique <SEP> un

Figure img00030001
appearing <SEP> especially <SEP> designed <SEP> for <SEP> vehicles <SEP> of <SEP> transport
<tb> heavy <SEP> such as <SEP> than <SEP> the <SEP> buses <SEP> and <SEP> coaches.
<tb> This <SEP> installation <SEP> includes <SEP> primary <SEP> circuit <SEP> of water
<tb> pure <SEP> in <SEP> where <SEP> is <SEP> inserted <SEP><SEP> Stack <SEP> to <SEP> Fuel <SEP> for <SEP>
<tb> cool <SEP> and <SEP> humidify it, <SEP> and <SEP> a <SEP> water <SEP> secondary <SEP> circuit
<tb> brine <SEP> which <SEP> is <SEP> in <SEP><SEP> exchange <SEP> relationship <SEP> with <SEP> the
<tb> circuit <SEP> primary <SEP> and <SEP> which <SEP> evacuates <SEP> the <SEP> calories <SEP> to
<tb> outside <SEP> by <SEP> intermediate <SEP> of a <SEP> radiator <SEP> water / air <SEP> with
<tb> forced <SEP> flow of air <SEP>.
<tb> The <SEP><SEP> exchange <SEP> thermal <SEP> relationship between <SEP><SEP> two
<tb> circuits <SEP> is <SEP> materialized <SEP> at the <SEP> average <SEP> of a <SEP> exchanger <SEP> at <SEP> plates
<tb> water / water <SEP> allowing <SEP> of <SEP> reduce <SEP> the <SEP> size <SEP> of the <SEP> primary <SEP> circuit
<tb> and <SEP> the <SEP> time <SEP> of <SEP> response <SEP> of <SEP> the <SEP> regulation <SEP> thermal. <SEP> By
<tb> elsewhere, <SEP> when <SEP> of <SEP> phases <SEP> of <SEP> start <SEP> to <SEP> low <SEP> temperature,
<tb><SEP> primary <SEP> circuit <SEP> is <SEP> heated <SEP> by <SEP> a <SEP> resistance
<tb> thermal <SEP> of which <SEP> the <SEP> low <SEP> inertia <SEP> makes <SEP> that <SEP> the <SEP> stack <SEP> is
<tb> quickly <SEP> setting <SEP> to <SEP> temperature <SEP> with <SEP> one <SEP> low <SEP> consumption
<tb> in <SEP> energy.
<tb> The <SEP> circuit <SEP> secondary <SEP> is <SEP> also <SEP> in <SEP> relation
exchange <SEP> thermal <SEP> with <SEP> a <SEP> air <SEP> circuit <SEP> compressed <SEP> assuring
<tb> supply <SEP> in <SEP> air <SEP> tablet <SEP> the <SEP> stack <SEP> to <SEP> fuel.
<tb> This <SEP> relation <SEP> is <SEP> materialized <SEP> by <SEP> a <SEP> exchanger <SEP> air / water.
<tb> The <SEP> heat <SEP> recovered <SEP> in <SEP> the <SEP> two <SEP> exchangers <SEP> of
<tb> circuit <SEP> secondary <SEP> is <SEP> used <SEP> for <SEP> to heat <SEP> hydrogen
<tb> sent <SEP> in <SEP> the <SEP> stack <SEP> to <SEP> an <SEP> optimal <SEP> admission <SEP> temperature.
<tb> This <SEP> document <SEP> describes <SEP> and <SEP> a <SEP> installation <SEP> of which <SEP> la
<tb> management <SEP> thermal <SEP> is <SEP> fully <SEP> oriented <SEP> on <SEP> the
<tb><SEP> Optimal <SEP> Running <SEP><SEP> Stack <SEP> to <SEP> Fuel, <SEP>
<tb> calories <SEP> recovered <SEP> by <SEP> exchange <SEP> thermal <SEP> being <SEP> or <SEP> assigned
<tb> to <SEP> air <SEP> outside, <SEP> or <SEP> used <SEP> to <SEP> heat <SEP> hydrogen
<tb> sent <SEP> in <SEP> the <SEP> stack <SEP> to <SEP> fuel.
<tb> By <SEP> WO <SEP> 96/41 <SEP> 393, <SEP> on <SEP> knows <SEP> a <SEP><SEP> installation of <SEP> even
<tb> type <SEP> which <SEP> is <SEP> destined <SEP> to <SEP> feed <SEP> in <SEP> energy <SEP> electrical <SEP> a
Figure img00030001

moteur <SEP> de <SEP> traction <SEP> d'un <SEP> véhicule <SEP> automobile. <SEP> Dans <SEP> ce <SEP> cas,
<tb> l'eau <SEP> de <SEP> refroidissement <SEP> de <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible <SEP> est
<tb> refroidie <SEP> par <SEP> un <SEP> radiateur <SEP> eau/air <SEP> extérieur <SEP> à <SEP> courant
<tb> d'air <SEP> forcé. <SEP> A <SEP> l'aide <SEP> d'une <SEP> pompe <SEP> pilotée, <SEP> une <SEP> partie <SEP> du
<tb> débit <SEP> d'eau <SEP> de <SEP> la <SEP> pile <SEP> traverse <SEP> un <SEP> aérotherme <SEP> pour <SEP> le
<tb> chauffage <SEP> de <SEP> l'habitacle. <SEP> La <SEP> mise <SEP> en <SEP> température <SEP> du <SEP> circuit
<tb> d'eau <SEP> de <SEP> refroidissement <SEP> est <SEP> assurée <SEP> par <SEP> une <SEP> résistance
<tb> électrique <SEP> utilisant <SEP> un <SEP> système <SEP> de <SEP> récupération <SEP> de
<tb> 'énergie <SEP> de <SEP> freinage. <SEP> L'écoulement <SEP> de <SEP> 1 <SEP> eau <SEP> de
<tb> refroidissement <SEP> est <SEP> forcé <SEP> vers <SEP> l'entrée <SEP> de <SEP> la <SEP> pile <SEP> par <SEP> la
<tb> pompe <SEP> pilotée <SEP> en <SEP> fonction <SEP> de <SEP> la <SEP> température <SEP> permettant <SEP> de
<tb> maintenir <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> un <SEP> niveau <SEP> thermique <SEP> optimal.
<tb> Dans <SEP> cette <SEP> installation, <SEP> une <SEP> partie <SEP> de <SEP> la <SEP> chaleur
<tb> récupérée <SEP> sur <SEP> le <SEP> circuit <SEP> de <SEP> refroidissement <SEP> de <SEP> la <SEP> pile <SEP> est
<tb> donc <SEP> utilisée <SEP> pour <SEP> chauffer <SEP> l'habitacle <SEP> du <SEP> véhicule
<tb> automobile, <SEP> tous <SEP> les <SEP> autres <SEP> processus <SEP> d'échange <SEP> thermique
<tb> étant <SEP> ici <SEP> également <SEP> dédiés <SEP> à <SEP> la <SEP> gestion <SEP> thermique <SEP> de <SEP> la
<tb> pile.
<tb> L'invention <SEP> a <SEP> pour <SEP> but <SEP> de <SEP> fournir <SEP> un <SEP> dispositif <SEP> de
<tb> gestion <SEP> thermique <SEP> d'un <SEP> véhicule <SEP> automobile <SEP> équipé <SEP> d'une
<tb> pile <SEP> à <SEP> combustible, <SEP> par <SEP> lequel <SEP> peuvent <SEP> être <SEP> gérées
<tb> pratiquement <SEP> toutes <SEP> les <SEP> fonctions <SEP> thermiques <SEP> pouvant <SEP> se
<tb> présenter <SEP> dans <SEP> un <SEP> véhicule <SEP> automobile, <SEP> ces <SEP> fonctions <SEP> étant
<tb> intégrées <SEP> dans <SEP> une <SEP> gestion <SEP> générale <SEP> qui <SEP> incorpore <SEP> celle <SEP> de
<tb> pile <SEP> à <SEP> combustible.
<tb> L'invention <SEP> a <SEP> donc <SEP> pour <SEP> objet <SEP> un <SEP> dispositif <SEP> gestion
<tb> thermique <SEP> d'un <SEP> véhicule <SEP> automobile <SEP> équipé <SEP> d` <SEP> pile <SEP> à
<tb> combustible, <SEP> dans <SEP> lequel <SEP> ladite <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible <SEP> est
<tb> insérée <SEP> dans <SEP> un <SEP> circuit <SEP> primaire <SEP> de <SEP> refroidissement <SEP> et
<tb> d'humidification <SEP> dans <SEP> lequel <SEP> est <SEP> amenée <SEP> à <SEP> circuler <SEP> de <SEP> l'eau
<tb> déminéralisée, <SEP> ce <SEP> circuit <SEP> primaire <SEP> étant <SEP> en <SEP> relation
<tb> d'échange <SEP> thermique <SEP> par <SEP> l'intermédiaire <SEP> d'un <SEP> premier
<tb> échangeur <SEP> thermique <SEP> avec <SEP> un <SEP> circuit <SEP> secondaire <SEP> dans <SEP> lequel

Figure img00040001
<SEP> engine of <SEP> traction <SEP> of a <SEP> vehicle <SEP> automobile. <SEP> In <SEP> this <SEP> case,
<tb> water <SEP> of <SEP> cooling <SEP> of <SEP> the <SEP> stack <SEP> to <SEP> fuel <SEP> is
<tb> cooled <SEP> by <SEP> a <SEP> radiator <SEP> water / air <SEP> outside <SEP> to <SEP> current
<tb> air <SEP> forced. <SEP> A <SEP> the <SEP> help of a <SEP> pump <SEP> driven, <SEP> a <SEP> part <SEP> of
<tb> flow <SEP> of water <SEP> of <SEP> the <SEP> stack <SEP> traverses <SEP> a <SEP> heater <SEP> for <SEP> the
<tb> heating <SEP> of <SEP> the cockpit. <SEP> The <SEP> setting <SEP> in <SEP> temperature <SEP> of the <SEP> circuit
<tb> of water <SEP> of <SEP> cooling <SEP> is <SEP> assured <SEP> by <SEP> a <SEP> resistance
<sep> electrical <SEP> using <SEP> a <SEP> system <SEP> of <SEP> recovery <SEP> of
<tb>'energy<SEP> of <SEP> braking. <SEP> The flow <SEP> of <SEP> 1 <SEP> water <SEP> of
<tb> cooling <SEP> is <SEP> forced <SEP> to <SEP> the <SEP> entry of <SEP><SEP> stack <SEP> by <SEP>
<tb> pump <SEP> controlled <SEP> in <SEP> function <SEP> of <SEP> the <SEP> temperature <SEP> allowing <SEP> of
<tb> maintain <SEP> the <SEP> stack <SEP> at <SEP> an <SEP> optimal <SEP> thermal <SEP> level.
<tb> In <SEP> this <SEP> installation, <SEP> a <SEP> part <SEP> of <SEP><SEP> heat
<tb> retrieved <SEP> on <SEP><SEP><SEP> circuit <SEP><SEP> cooling <SEP><SEP> stack <SEP> is
<tb> so <SEP> used <SEP> for <SEP> to warm <SEP> the cockpit <SEP> of the <SEP> vehicle
<tb> automobile, <SEP> all <SEP><SEP> other <SEP><SEP> exchange <SEP> thermal process
<tb> being <SEP> here <SEP> also <SEP> dedicated <SEP> to <SEP> the <SEP> management <SEP> thermal <SEP> of <SEP>
<tb> stack.
<tb> The invention <SEP> has <SEP> for <SEP> purpose <SEP> of <SEP> provide <SEP> a <SEP> device <SEP> of
<tb> management <SEP> thermal <SEP> of a <SEP> vehicle <SEP> automobile <SEP> equipped <SEP> with a
<tb> stack <SEP> to <SEP> fuel, <SEP> by <SEP> where <SEP> can <SEP> be <SEP> managed
<tb> practically <SEP> all <SEP><SEP> functions <SEP> thermal <SEP> can <SEP> be
<tb> present <SEP> in <SEP> a <SEP> vehicle <SEP> automobile, <SEP> these <SEP> functions <SEP> being
<tb> integrated <SEP> in <SEP> a <SEP> management <SEP> general <SEP> which <SEP> incorporates <SEP> that <SEP> of
<tb> stack <SEP> to <SEP> fuel.
<tb> The invention <SEP> has <SEP> so <SEP> for <SEP> object <SEP> a <SEP> device <SEP> management
<tb> thermal <SEP> of a <SEP> vehicle <SEP> automobile <SEP> equipped <SEP> with <SEP> stack <SEP> to
<tb> fuel, <SEP> in <SEP> where <SEP> said <SEP> stack <SEP> to <SEP> fuel <SEP> is
<tb> inserted <SEP> in <SEP> a <SEP> circuit <SEP> primary <SEP> of <SEP> cooling <SEP> and
humidification <tb><SEP> in <SEP> where <SEP> is <SEP> brought <SEP> to <SEP> flow <SEP> from <SEP> water
<tb> demineralized, <SEP> this <SEP> circuit <SEP> primary <SEP> being <SEP> in <SEP> relation
exchange <SEP> thermal <SEP> with <SEP> the <SEP> intermediate of a <SEP> first
<tb> exchanger <SEP> thermal <SEP> with <SEP> a <SEP> circuit <SEP> secondary <SEP> in <SEP> which
Figure img00040001

est <SEP> amene <SEP> à <SEP> circuler <SEP> un <SEP> fluide <SEP> chargé <SEP> de <SEP> prélever <SEP> de <SEP> la
<tb> chaleur <SEP> ledit <SEP> circuit <SEP> primaire, <SEP> ce <SEP> circuit <SEP> secondaire
<tb> étant <SEP> relation <SEP> d'échange <SEP> thermique <SEP> avec <SEP> l'air <SEP> ambiant
<tb> par <SEP> l'intermédiaire <SEP> d'un <SEP> second <SEP> échangeur <SEP> thermique,
<tb> ce <SEP> dispositif <SEP> de <SEP> gestion <SEP> étant <SEP> caractérisé <SEP> en <SEP> ce
<tb> le <SEP> fluide <SEP> circulant <SEP> dans <SEP> ledit <SEP> circuit <SEP> secondaire <SEP> est
<tb> frigorigène <SEP> et <SEP> en <SEP> ce <SEP> qu'un <SEP> troisième <SEP> échangeur <SEP> thermique
<tb> est <SEP> connecté <SEP> dans <SEP> ledit <SEP> circuit <SEP> secondaire <SEP> en <SEP> étant <SEP> en
<tb> relation <SEP> d'échange <SEP> thermique <SEP> avec <SEP> l'habitacle <SEP> du <SEP> véhicule.
<tb> Grâce <SEP> à <SEP> ces <SEP> caractéristiques, <SEP> le <SEP> dispositif <SEP> selon
<tb> l'invention <SEP> assure <SEP> non <SEP> seulement <SEP> la <SEP> gestion <SEP> thermique <SEP> de
<tb> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible, <SEP> mais <SEP> également <SEP> celle <SEP> des <SEP> conditions
<tb> thermiques <SEP> régnant <SEP> dans <SEP> l'habitacle <SEP> en <SEP> exploitant
<tb> chaleur <SEP> produite <SEP> dans <SEP> le <SEP> circuit <SEP> primaire <SEP> par <SEP> l'
<tb> déminéralisée <SEP> qui <SEP> refroidit <SEP> la <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible. <SEP> La
<tb> fonction <SEP> de <SEP> conditionnement <SEP> thermique <SEP> de <SEP> l'habitacle <SEP> peut
<tb> ainsi <SEP> être <SEP> exécutée <SEP> avec <SEP> un <SEP> bon <SEP> rendement <SEP> énergétique.
<tb> Suivant <SEP> d'autres <SEP> caractéristiques <SEP> avantageuses <SEP> de
<tb> l'invention:
<tb> au <SEP> moins <SEP> une <SEP> autre <SEP> unité <SEP> fonctionnelle <SEP> dudit <SEP> véhicule
<tb> est <SEP> pourvue <SEP> de <SEP> moyens <SEP> d'échange <SEP> thermique <SEP> qui <SEP> sont <SEP> insérer
<tb> dans <SEP> ledit <SEP> circuit <SEP> secondaire;
<tb> ladite <SEP> unité <SEP> fonctionnelle <SEP> est <SEP> formée <SEP> par <SEP> au <SEP> moins
<tb> batterie, <SEP> un <SEP> moteur <SEP> électrique <SEP> ou <SEP> un <SEP> groupe <SEP> de <SEP> composants
<tb> électroniques;
<tb> lesdites <SEP> unités <SEP> fonctionnelles <SEP> sont <SEP> raccordées <SEP> en
<tb> série <SEP> entre <SEP> elles <SEP> et <SEP> avec <SEP> ledit <SEP> premier <SEP> échangeur <SEP> thermique
<tb> dans <SEP> ledit <SEP> circuit <SEP> secondaire;
<tb> lesdites <SEP> unités <SEP> fonctionnelles <SEP> sont <SEP> raccordées <SEP> en
<tb> parallèle <SEP> les <SEP> unes <SEP> avec <SEP> les <SEP> autres <SEP> et <SEP> avec <SEP> ledit <SEP> premier
<tb> échangeur <SEP> thermique <SEP> dans <SEP> ledit <SEP> circuit <SEP> secondaire;
<tb> le <SEP> dispositif <SEP> comprend <SEP> des <SEP> moyens <SEP> pour <SEP> inverser <SEP> le
<tb> sens <SEP> de <SEP> circulation <SEP> du <SEP> fluide <SEP> dans <SEP> ledit <SEP> circuit <SEP> secondaire afin le faire fonctionner sélectivement comme climatiseur ou comme pompe à chaleur; lesdits moyens d'inversion comprennent une vanne à quatre voies; lesdits moyens d'inversion comprennent deux paires de vannes distinctes mises en série respectivement avec lesdits second et troisième échangeurs thermiques; ledit circuit secondaire comporte également des moyens pour court-circuiter la circulation du fluide dans ledit second echangeur thermique et/ou ledit troisième échangeur thermique; deux paires de vannes distinctes sont mises en série dans chacune des branches parallèles dudit circuit secondaire pour permettre sélectivement l'inversion du sens de circulation dudit fluide dans ces branches; un détendeur iso-enthalpique est inséré en série avec ledit second échangeur thermique dans ledit circuit secondaire; un détendeur thermostatique est inséré en série dans chacune des branches parallèles dudit circuit secondaire; un détendeur thermostatique est inséré en série avec ledit troisième échangeur thermique dans ledit circuit secondaire; un quatrième échangeur thermique est inséré dans ledit circuit primaire de refroidissement et d'humidification de ladite pile à combustible, ce quatrième échangeur thermique étant placé dans l'habitacle dudit véhicule pour le chauffer, le cas échéant. is <SEP> causes <SEP> to <SEP> to flow <SEP> a <SEP> fluid <SEP> loaded <SEP> from <SEP> to take <SEP> from <SEP>
<tb> heat <SEP> said <SEP> primary <SEP> circuit, <SEP> this <SEP> secondary <SEP> circuit
<tb> being <SEP><SEP> exchange <SEP> thermal <SEP> relationship with <SEP> air <SEP> ambient
<tb> by <SEP> the <SEP> intermediate of a <SEP> second <SEP> heat exchanger <SEP>,
<tb> this <SEP> device <SEP> of <SEP> management <SEP> being <SEP> characterized <SEP> in <SEP> this
<tb> the <SEP> fluid <SEP> circulating <SEP> in <SEP> said <SEP> circuit <SEP> secondary <SEP> is
<tb> refrigerant <SEP> and <SEP> in <SEP> this <SEP> than <SEP> third <SEP> heat exchanger <SEP>
<tb> is <SEP> connected <SEP> in <SEP> said <SEP> circuit <SEP> secondary <SEP> in <SEP> being <SEP> in
<tb><SEP> exchange <SEP> thermal relation <SEP> with <SEP> the <SEP> interior of the <SEP> vehicle.
<tb> Through <SEP> to <SEP> these <SEP> characteristics, <SEP> the <SEP> device <SEP> according to
<tb> the invention <SEP> ensures <SEP> no <SEP> only <SEP> the <SEP> management <SEP> thermal <SEP> of
<tb> the <SEP> stack <SEP> to <SEP> fuel, <SEP> but <SEP> also <SEP> that <SEP> of <SEP> conditions
<tb> thermal <SEP> prevailing <SEP> in <SEP> the passenger compartment <SEP> in <SEP> operating
<tb> heat <SEP> produced <SEP> in <SEP><SEP> circuit <SEP> primary <SEP> by <SEP> the
<tb> demineralized <SEP> which <SEP> cools <SEP> the <SEP> stack <SEP> to <SEP> fuel. <SEP> The
<tb> function <SEP> of <SEP> packaging <SEP> thermal <SEP> of <SEP> cockpit <SEP> can
<tb> thus <SEP> be <SEP> executed <SEP> with <SEP> a <SEP> good <SEP> yield <SEP> energetic.
<tb> Next <SEP> of other <SEP><SEP> advantageous characteristics <SEP> of
<tb> the invention:
<tb> at <SEP> less <SEP> a <SEP> other <SEP> unit <SEP> functional <SEP> of said <SEP> vehicle
<tb> is <SEP> provided <SEP> with <SEP> means <SEP> exchange <SEP> thermal <SEP> which <SEP> are <SEP> insert
<tb> in <SEP> said <SEP> secondary <SEP>circuit;
<tb> said <SEP> unit <SEP> functional <SEP> is <SEP> formed <SEP> by <SEP> at <SEP> less
<tb> battery, <SEP> a <SEP><SEP>SEP> engine, or <SEP> a <SEP><SEP> group of <SEP> components
<tb>electronic;
<tb> the <SEP> units <SEP> functional <SEP> are <SEP> connected <SEP> in
<tb> series <SEP> between <SEP> them <SEP> and <SEP> with <SEP> said <SEP> first <SEP> heat exchanger <SEP>
<tb> in <SEP> said <SEP> secondary <SEP>circuit;
<tb> the <SEP> units <SEP> functional <SEP> are <SEP> connected <SEP> in
<tb> parallel <SEP><SEP><SEP> with <SEP><SEP> other <SEP> and <SEP> with <SEP><SEP> first
<tb> exchanger <SEP> thermal <SEP> in <SEP> said <SEP> circuit <SEP>secondary;
<tb><SEP> device <SEP> includes <SEP> of <SEP> means <SEP> for <SEP> invert <SEP> the
<tb> meaning <SEP> of <SEP> flow <SEP> of the <SEP> fluid <SEP> in <SEP> said <SEP> secondary <SEP> circuit to operate it selectively as an air conditioner or as a heat pump; said reversing means comprises a four-way valve; said inverting means comprise two distinct valve pairs in series with said second and third heat exchangers respectively; said secondary circuit also comprises means for short-circuiting the flow of fluid in said second heat exchanger and / or said third heat exchanger; two pairs of separate valves are placed in series in each of the parallel branches of said secondary circuit to selectively allow the inversion of the flow direction of said fluid in these branches; an iso-enthalpic expansion valve is inserted in series with said second heat exchanger in said secondary circuit; a thermostatic expansion valve is inserted in series in each of the parallel branches of said secondary circuit; a thermostatic expansion valve is inserted in series with said third heat exchanger in said secondary circuit; a fourth heat exchanger is inserted into said primary cooling and humidifying circuit of said fuel cell, this fourth heat exchanger being placed in the passenger compartment of said vehicle to heat it, if necessary.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un dispositif de

Figure img00060001
Other features and advantages of the present invention will become apparent from the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagram of a device for
Figure img00060001

gestion <SEP> thermique <SEP> selon <SEP> un <SEP> premier <SEP> mode <SEP> de <SEP> réalisation <SEP> de
<tb> l'invention;
<tb> - <SEP> la <SEP> figure <SEP> 2 <SEP> est <SEP> un <SEP> schéma <SEP> partiel <SEP> d'une <SEP> variante
<tb> du <SEP> dispositif <SEP> de <SEP> gestion <SEP> thermique <SEP> selon <SEP> la <SEP> figure <SEP> 1, <SEP> et
<tb> - <SEP> les <SEP> figures <SEP> 3 <SEP> et <SEP> 4 <SEP> représentent <SEP> le <SEP> schéma <SEP> d'un
<tb> second <SEP> mode <SEP> de <SEP> réalisation <SEP> de <SEP> l'invention, <SEP> respectivement
<tb> en <SEP> configuration <SEP> été <SEP> et <SEP> hiver.
<tb> Toutes <SEP> les <SEP> figures, <SEP> à <SEP> l'exception <SEP> de <SEP> la <SEP> figure <SEP> 2,
<tb> montrent <SEP> 1e <SEP> schéma <SEP> du <SEP> dispositif <SEP> de <SEP> gestion <SEP> dans <SEP> le <SEP> cadre
<tb> véhicule <SEP> automobile <SEP> V <SEP> représenté <SEP> très <SEP> schématiquement
<tb> dont <SEP> l'avant <SEP> est <SEP> supposé <SEP> se <SEP> situer <SEP> sur <SEP> 1a <SEP> droite <SEP> des
<tb> figures.
<tb> On <SEP> se <SEP> référant <SEP> désormais <SEP> à <SEP> la <SEP> figure <SEP> 1, <SEP> on <SEP> a
<tb> représenté <SEP> un <SEP> premier <SEP> mode <SEP> de <SEP> réalisation <SEP> d'un <SEP> dispositif
<tb> de <SEP> gestion <SEP> selon <SEP> l'invention <SEP> qui <SEP> est <SEP> conçu <SEP> pour <SEP> gérer <SEP> le
<tb> regime <SEP> thermique <SEP> d'une <SEP> pile <SEP> à <SEP> combustible <SEP> 1 <SEP> pouvant <SEP> être
<tb> type <SEP> à <SEP> membrane <SEP> échangeuse <SEP> de <SEP> protons <SEP> Le
<tb> fonctionnement <SEP> de <SEP> cette <SEP> pile <SEP> est <SEP> basé <SEP> sur <SEP> la <SEP> combustion
<tb> électrochimique <SEP> d'un <SEP> carburant <SEP> pouvant <SEP> être <SEP> de
<tb> 1 <SEP> hydrogène, <SEP> de <SEP> l'ammoniac, <SEP> du <SEP> méthanol, <SEP> de <SEP> l'essence <SEP> ou
<tb> autre <SEP> hydrocarbure <SEP> approprié, <SEP> à <SEP> l'aide <SEP> d'un <SEP> comburant
<tb> qui <SEP> est <SEP> en <SEP> général <SEP> de <SEP> l'air. <SEP> L'hydrogène <SEP> peut <SEP> être <SEP> pur,
<tb> mais <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> décrit, <SEP> il <SEP> peut <SEP> être <SEP> obtenu <SEP> par
<tb> reformage <SEP> à <SEP> partir <SEP> des <SEP> autres <SEP> carburants <SEP> mentionnés. <SEP> Le
<tb> produit <SEP> de <SEP> combustion <SEP> issu <SEP> de <SEP> la <SEP> pile <SEP> est <SEP> de <SEP> l'eau.
<tb> Sur <SEP> la <SEP> figure <SEP> 1, <SEP> on <SEP> voit <SEP> ainsi <SEP> qu'il <SEP> est <SEP> prévu <SEP> un
<tb> réservoir <SEP> de <SEP> carburant <SEP> 2 <SEP> dans <SEP> lequel <SEP> le <SEP> carburant <SEP> est
<tb> aspiré <SEP> par <SEP> une <SEP> pompe <SEP> 3 <SEP> qui <SEP> refoule <SEP> dans <SEP> un <SEP> réformeur <SEP> 4 <SEP> de
<tb> type <SEP> connu <SEP> en <SEP> soi. <SEP> A <SEP> ce <SEP> réformeur <SEP> est <SEP> associé <SEP> un <SEP> brûleur <SEP> 5
<tb> servant <SEP> à <SEP> apporter <SEP> la <SEP> chaleur <SEP> nécessaire <SEP> au <SEP> reformage <SEP> et
<tb> alimenté <SEP> à <SEP> partir <SEP> du <SEP> réservoir <SEP> 2.
<tb> L'hydrogène <SEP> produit <SEP> dans <SEP> le <SEP> réformeur <SEP> 4 <SEP> est <SEP> introduit
<tb> dans <SEP> un <SEP> échangeur <SEP> H2/air <SEP> 6 <SEP> où <SEP> il <SEP> est <SEP> refroidi <SEP> à <SEP> une température prédéterminée de 60 C par exemple, puis il envoyé à la pile 1 à travers un régulateur de débit 7. préférence, l'hydrogène en excès est recyclé à partir la pile 1 vers le brûleur 5 et l'échangeur 6 à travers canalisation 8. management <SEP> thermal <SEP> according to <SEP> a <SEP> first <SEP><SEP> mode of <SEP> realization <SEP> of
<tb> the invention;
<tb> - <SEP> The <SEP> figure <SEP> 2 <SEP> is <SEP> a <SEP> partial <SEP> schema <SEP> of a <SEP> variant
<tb> of <SEP> device <SEP> of <SEP> management <SEP> thermal <SEP> according to <SEP><SEP> figure <SEP> 1, <SEP> and
<tb> - <SEP> the <SEP> figures <SEP> 3 <SEP> and <SEP> 4 <SEP> represent <SEP> the <SEP> scheme <SEP> of a
<tb> second <SEP> mode <SEP> of <SEP> realization <SEP> of <SEP> the invention, <SEP> respectively
<tb> in <SEP> configuration <SEP> summer <SEP> and <SEP> winter.
<tb> All <SEP><SEP> figures, <SEP> to <SEP> the <SEP> exception of <SEP><SEP> figure <SEP> 2,
<tb> Show <SEP> 1e <SEP><SEP> Scheme <SEP> Device <SEP> of <SEP> Management <SEP> in <SEP><SEP> Frame
<tb> vehicle <SEP> automobile <SEP> V <SEP> represented <SEP> very <SEP> schematically
<tb> of which <SEP> the before <SEP> is <SEP> assumed <SEP><SEP> to locate <SEP> on <SEP> 1a <SEP> right <SEP> of
<tb> figures.
<tb> On <SEP> se <SEP> referring <SEP> now <SEP> to <SEP><SEP> figure <SEP> 1, <SEP> on <SEP> a
<tb> Represented <SEP> A <SEP> First <SEP><SEP> Mode of <SEP> Making <SEP> a <SEP> Device
<tb> of <SEP> management <SEP> according to <SEP> the invention <SEP> which <SEP> is <SEP> designed <SEP> for <SEP> manage <SEP> the
<tb> regime <SEP> thermal <SEP> of a <SEP> stack <SEP> to <SEP> fuel <SEP> 1 <SEP> can <SEP> be
<tb> type <SEP> to <SEP> membrane <SEP> exchange <SEP> of <SEP> protons <SEP> The
<tb> running <SEP> of <SEP> this <SEP> stack <SEP> is <SEP> based <SEP> on <SEP><SEP> burning
<tb> electrochemical <SEP> of a <SEP> fuel <SEP> can <SEP> be <SEP> of
<tb> 1 <SEP> hydrogen, <SEP> of <SEP> ammonia, <SEP> of <SEP> methanol, <SEP> of <SEP> gasoline <SEP> or
<tb> other <SEP> appropriate <SEP> hydrocarbon, <SEP> to <SEP><SEP> aid of <SEP> oxidant
<tb> which <SEP> is <SEP> in <SEP> general <SEP> of <SEP> air. <SEP> Hydrogen <SEP> can <SEP> be <SEP> pure,
<tb> but <SEP> in <SEP> the example <SEP> described, <SEP> it <SEP> can <SEP> be <SEP> got <SEP> by
<tb> reforming <SEP> to <SEP> starting <SEP> of the <SEP> other <SEP> fuels <SEP> mentioned. <SEP> The
<tb> product <SEP> of <SEP> combustion <SEP> issued <SEP> from <SEP> the <SEP> stack <SEP> is <SEP> from <SEP> water.
<tb> On <SEP> the <SEP> figure <SEP> 1, <SEP> on <SEP> sees <SEP> so <SEP> that it <SEP> is <SEP> expected <SEP> a
<tb> tank <SEP> of <SEP> fuel <SEP> 2 <SEP> in <SEP> where <SEP> the <SEP> fuel <SEP> is
<tb> sucked <SEP> by <SEP> a <SEP> pump <SEP> 3 <SEP> which <SEP> represses <SEP> in <SEP> a <SEP> reformer <SEP> 4 <SEP> of
<tb> type <SEP> known <SEP> in <SEP> se. <SEP> A <SEP> this <SEP> reformer <SEP> is <SEP> associated <SEP> a <SEP> burner <SEP> 5
<tb> serving <SEP> to <SEP> bringing <SEP> the <SEP> heat <SEP> necessary <SEP> to <SEP> reforming <SEP> and
<tb> fed <SEP> to <SEP> from <SEP> of <SEP> tank <SEP> 2.
<tb> Hydrogen <SEP> produces <SEP> in <SEP><SEP> reformer <SEP> 4 <SEP> is <SEP> introduced
<tb> in <SEP> a <SEP> exchanger <SEP> H2 / air <SEP> 6 <SEP> where <SEP> it <SEP> is <SEP> cooled <SEP> to <SEP> a predetermined temperature of 60 C for example, then it sent to the battery 1 through a flow controller 7. Preferably, the excess hydrogen is recycled from the stack 1 to the burner 5 and the exchanger 6 through the pipe 8.

L'air nécessaire à la réaction chimique dans la pile 1 est aspiré de l'extérieur (à l'avant du véhicule à travers un filtre à air 9 par un compresseur et refroidi dans un échangeur air/air 11 avant d'être introduit dans la pile 1. The air necessary for the chemical reaction in the cell 1 is sucked from the outside (at the front of the vehicle through an air filter 9 by a compressor and cooled in an air / air heat exchanger 11 before being introduced into the battery 1.

La vapeur d'eau résultant de la réaction électrochimique dans la pile 1 est introduite dans un séparateur 12 qui produit de l'air, de la vapeur d'eau et de l'eau distillée. L'air et la vapeur d'eau sont conduits dans un condenseur 13 par des canalisations respectives et 15 Le condenseur 13 est situé à l'avant du véhicule comporte une sortie d'eau 13a et une purge 13b laquelle l'air peut s'échapper vers l'atmosphère. ventilateur 16 peut équiper 1e condenseur 13. The water vapor resulting from the electrochemical reaction in the cell 1 is introduced into a separator 12 which produces air, water vapor and distilled water. The air and the water vapor are conducted in a condenser 13 by respective ducts and the condenser 13 is located at the front of the vehicle has a water outlet 13a and a purge 13b which the air can s' escape to the atmosphere. fan 16 can equip the condenser 13.

phase liquide sortie du séparateur 2 introduite dans un circuit primaire de circulation d' distillée se divisant en deux branches dont l'une comporte les canalisations l7a et 17b entre lesquelles est connecté un aérotherme 18 de type classique formant un échangeur eau/air et pouvant servir au chauffage de l'habitacle du véhicule. Un ventilateur 19 peut équiper cet aérotherme. liquid phase output of the separator 2 introduced into a primary circulating circulation circuit divided into two branches, one of which includes the pipes 17a and 17b between which is connected a heater 18 of conventional type forming a water / air exchanger and can be used heating the passenger compartment of the vehicle. A fan 19 can equip this heater.

seconde branche du circuit primaire de circulation d'eau comprend les canalisations 20a et 20b entre lesquelles est inséré un échangeur eau/frigorigène 21 servant à évacuer les calories excédentaires à partir du circuit primaire de refroidissement d'eau distillée vers un circuit secondaire du dispositif de gestion thermique, ce circuit secondaire véhiculant un fluide frigorigène tel que le freon par exemple. second branch of the primary water circulation circuit comprises the pipes 20a and 20b between which is inserted a water / refrigerant exchanger 21 for discharging the excess calories from the primary cooling circuit of distilled water to a secondary circuit of the cooling device. thermal management, this secondary circuit carrying a refrigerant such as freon for example.

La répartition des débits dans les deux branches 17a, 17b et 20b du circuit primaire est réalisée gràce à un régulateur 22 à trois voies. The flow distribution in the two branches 17a, 17b and 20b of the primary circuit is performed by means of a three-way regulator 22.

Les deux branches du circuit primaire aboutissent à une jonction 23 à laquelle est également raccordée la sortie d'eau 13a du condenseur 13 et l'entrée d'une pompe de circulation 24 chargée de renvoyer l'eau vers la pile 1 à travers une canalisation 25. The two branches of the primary circuit lead to a junction 23 to which is also connected the water outlet 13a of the condenser 13 and the inlet of a circulation pump 24 responsible for returning the water to the stack 1 through a pipe 25.

Le circuit secondaire de circulation de liquide frigorigène indiqué par la référence générale est conçu non seulement pour évacuer les calories excès du circuit primaire de circulation d'eau, mais également pour gérer thermiquement une pluralité d'autres unités fonctionnelles du véhicule automobile. Dans mode de réalisation représenté, ces unités sont l'habitacle (non référencé sur la figure) et des moyens d'échange thermique 27, 28 et 29 dont sont respectivement pourvus une ou plusieurs batteries, un groupe de composants électroniques et le moteur de traction électrique du véhicule V. Les moyens d'échange thermique 27, 28 et 29 sont parcourus par le fluide frigorigène. The secondary refrigerant circulation circuit indicated by the general reference is designed not only to evacuate excess calories from the primary water circulation circuit, but also to thermally manage a plurality of other functional units of the motor vehicle. In the embodiment shown, these units are the passenger compartment (not referenced in the figure) and heat exchange means 27, 28 and 29 which are respectively provided with one or more batteries, a group of electronic components and the traction motor. vehicle V. The heat exchange means 27, 28 and 29 are traversed by the refrigerant.

Dans la configuration représentée, circuit secondaire 26 comprend le branchement en série d'un compresseur 30, de l'échangeur 21, des moyens d'échange thermique 27, 28 et 29 associés respectivement aux batteries au groupe de composants électroniques et au moteur de traction, d'un évaporateur 31 traversé par l'air soufflé dans l'habitacle du véhicule V et muni de ses électrovannes de régulation 32 et 33 et d'un condenseur 34 traversé l'air venant de l'extérieur et muni de ses électrovannes de régulation 35 et 36 et de deux détendeurs 37 et 38.

Figure img00090001
In the configuration shown, secondary circuit 26 comprises the series connection of a compressor 30, heat exchanger 21, heat exchange means 27, 28 and 29 respectively associated with the batteries to the group of electronic components and the traction motor. , an evaporator 31 traversed by the air blown into the passenger compartment of the vehicle V and provided with its regulation solenoid valves 32 and 33 and a condenser 34 through which the air coming from the outside and provided with its solenoid valves regulation 35 and 36 and two regulators 37 and 38.
Figure img00090001

On <SEP> remarquera <SEP> également <SEP> que <SEP> le <SEP> circuit <SEP> secondaire <SEP> 26
<tb> comprend <SEP> avantageusement <SEP> une <SEP> vanne <SEP> à <SEP> quatre <SEP> voies <SEP> 39 <SEP> qui
<tb> permet <SEP> d'inverser <SEP> la <SEP> circulation <SEP> du <SEP> fluide <SEP> frigorigène
<tb> dans <SEP> le <SEP> circuit <SEP> 26 <SEP> qui <SEP> peut <SEP> alors <SEP> être <SEP> utilisé
<tb> sélectivement <SEP> comme <SEP> circuit <SEP> frigorigène <SEP> ou <SEP> comme <SEP> pompe <SEP> à
<tb> chaleur.
<tb> Lorsque <SEP> vanne <SEP> 39 <SEP> est <SEP> placé <SEP> sur <SEP> la <SEP> position
<tb> frigorigène, <SEP> circuit <SEP> 26 <SEP> constitue <SEP> une <SEP> boucle <SEP> de
<tb> climatisation. <SEP> fluide <SEP> frigorigène <SEP> à <SEP> haute <SEP> pression
<tb> refoulée <SEP> par <SEP> le <SEP> compresseur <SEP> 30 <SEP> traverse <SEP> alors <SEP> le
<tb> condenseur <SEP> 34 <SEP> où <SEP> il <SEP> passe <SEP> de <SEP> la <SEP> phase <SEP> gazeuse <SEP> à <SEP> la <SEP> phase
<tb> liquide. <SEP> La <SEP> condensation <SEP> dans <SEP> le <SEP> condenseur <SEP> 34 <SEP> est <SEP> suivie
<tb> d'une <SEP> détente <SEP> iso-enthalpique <SEP> dans <SEP> le <SEP> détendeur <SEP> 38 <SEP> dans
<tb> lequel <SEP> le <SEP> fluide <SEP> frigorigène <SEP> passe <SEP> de <SEP> l'état <SEP> liquide <SEP> à
<tb> l'état <SEP> de <SEP> mélange <SEP> liquide-gaz <SEP> sous <SEP> basse <SEP> pression.
<tb> Pendant <SEP> l'évaporation <SEP> dans <SEP> l'évaporateur <SEP> 31, <SEP> le
<tb> fluide <SEP> absorbe <SEP> l'énergie <SEP> calorique <SEP> de <SEP> l'air <SEP> qui <SEP> le
<tb> traverse <SEP> pour <SEP> climatiser <SEP> l'habitacle, <SEP> la <SEP> vanne <SEP> 32 <SEP> étant
<tb> fermée. <SEP> Pour <SEP> debrancher <SEP> la <SEP> climatisation, <SEP> la <SEP> vanne <SEP> 32 <SEP> est
<tb> ouverte <SEP> et <SEP> l'évaporateur <SEP> 31 <SEP> est <SEP> court-circuité. <SEP> La <SEP> vanne
<tb> 33 <SEP> qui <SEP> agit <SEP> clapet <SEP> anti-retour <SEP> empêche <SEP> le <SEP> fluide <SEP> à
<tb> circuler <SEP> à <SEP> contresens <SEP> dans <SEP> l'évaporateur.
<tb> Après <SEP> avoir <SEP> traversé <SEP> ce <SEP> dernier, <SEP> le <SEP> fluide
<tb> frigorigène <SEP> traverse <SEP> la <SEP> vanne <SEP> 39 <SEP> pour <SEP> continuer <SEP> son
<tb> évaporation <SEP> en <SEP> prélevant <SEP> de <SEP> l'énergie <SEP> calorique <SEP> dans
<tb> l'échangeur <SEP> refroidissant <SEP> ainsi <SEP> l'eau <SEP> du <SEP> circuit
<tb> primaire, <SEP> et <SEP> dans <SEP> les <SEP> unités <SEP> 27, <SEP> 28 <SEP> et <SEP> 29.
<tb> Dans <SEP> le <SEP> d'un <SEP> fonctionnement <SEP> en <SEP> pompe <SEP> à <SEP> chaleur,
<tb> la <SEP> vanne <SEP> 39 <SEP> est <SEP> commutée <SEP> pour <SEP> inverser <SEP> le <SEP> sens
<tb> d'écoulement <SEP> du <SEP> fluide <SEP> frigorigène <SEP> et <SEP> ainsi <SEP> les <SEP> rôles <SEP> de
<tb> l'évaporateur <SEP> 31 <SEP> et <SEP> du <SEP> condenseur <SEP> 34 <SEP> appelé <SEP> dans <SEP> ce <SEP> cas
<tb> respectivement <SEP> echangeur <SEP> d'habitacle <SEP> et <SEP> échangeur <SEP> externe.
<tb> L'évaporateur <SEP> servant <SEP> en <SEP> générateur <SEP> de <SEP> calories (echangeur d'habitacle) peut alors être traversé par de 1 air réchauffé envoyé dans l'habitacle en venant ainsi compléter le travail de l'aérotherme 18. On <SEP> will notice <SEP> also <SEP> that <SEP> the <SEP> circuit <SEP> secondary <SEP> 26
<tb> comprises <SEP> advantageously <SEP> a <SEP> valve <SEP> to <SEP> four <SEP> lanes <SEP> 39 <SEP> which
<tb> allows <SEP> to reverse <SEP> the <SEP> flow <SEP> of the <SEP> fluid <SEP> refrigerant
<tb> in <SEP> the <SEP> circuit <SEP> 26 <SEP> which <SEP> can <SEP> then <SEP> be <SEP> used
<tb> selectively <SEP> as <SEP> circuit <SEP> refrigerant <SEP> or <SEP> as <SEP> pump <SEP> to
<tb> heat.
<tb> When <SEP> valve <SEP> 39 <SEP> is <SEP> placed <SEP> on <SEP> the <SEP> position
<tb> refrigerant, <SEP> circuit <SEP> 26 <SEP> constitutes <SEP> a <SEP> loop <SEP> of
<tb> air conditioning. <SEP> fluid <SEP> refrigerant <SEP> to <SEP> high <SEP> pressure
<tb> repressed <SEP> by <SEP> the <SEP> compressor <SEP> 30 <SEP> traverses <SEP> then <SEP>
<tb> condenser <SEP> 34 <SEP> where <SEP> it <SEP> passes <SEP> from <SEP> the <SEP> phase <SEP> gas <SEP> to <SEP> the <SEP> phase
<tb> liquid. <SEP> The <SEP> condensation <SEP> in <SEP> the <SEP> condenser <SEP> 34 <SEP> is <SEP> followed
<tb> of a <SEP> relaxation <SEP> iso-enthalpic <SEP> in <SEP> the <SEP> expander <SEP> 38 <SEP> in
<tb> which <SEP> the <SEP> fluid <SEP> refrigerant <SEP> passes <SEP> from <SEP> the <SEP> liquid <SEP> state to
<tb> the <SEP> state of <SEP><SEP> liquid-gas <SEP> mixture under <SEP> low <SEP> pressure.
<tb> During <SEP> evaporation <SEP> in <SEP> the evaporator <SEP> 31, <SEP> the
<tb> fluid <SEP> absorbs <SEP> the energy <SEP> caloric <SEP> of <SEP> air <SEP> which <SEP> the
<tb> crosses <SEP> for <SEP> air conditioner <SEP> the passenger compartment, <SEP><SEP> valve <SEP> 32 <SEP> being
<tb> closed. <SEP> For <SEP> disconnect <SEP> from <SEP> air conditioning, <SEP><SEP> valve <SEP> 32 <SEP> is
<tb> open <SEP> and <SEP> the evaporator <SEP> 31 <SEP> is <SEP> shorted. <SEP> The <SEP> valve
<tb> 33 <SEP> which <SEP> acts <SEP><SEP> check valve <SEP> prevents <SEP><SEP> fluid <SEP> to
<tb> circulate <SEP> to <SEP> contrasts <SEP> in <SEP> the evaporator.
<tb> After <SEP> have <SEP> traversed <SEP> this <SEP> last, <SEP> the <SEP> fluid
<tb> refrigerant <SEP> crosses <SEP> the <SEP> valve <SEP> 39 <SEP> for <SEP> continue <SEP> its
<tb> evaporation <SEP> in <SEP> taking <SEP> from <SEP> the energy <SEP> caloric <SEP> in
<tb> exchanger <SEP> cooling <SEP> thus <SEP> water <SEP> of <SEP> circuit
<tb> primary, <SEP> and <SEP> in <SEP><SEP> units <SEP> 27, <SEP> 28 <SEP> and <SEP> 29.
<tb> In <SEP> the <SEP> of a <SEP> operation <SEP> in <SEP> pump <SEP> to <SEP> heat,
<tb> the <SEP> valve <SEP> 39 <SEP> is <SEP> switched <SEP> for <SEP> invert <SEP> the <SEP> sense
<SEB> flow <SEP> of the <SEP> fluid <SEP> refrigerant <SEP> and <SEP> thus <SEP><SEP><SEP> roles of
<tb> evaporator <SEP> 31 <SEP> and <SEP> of the <SEP> condenser <SEP> 34 <SEP> called <SEP> in <SEP> this <SEP> case
<tb> respectively <SEP> cabin interchange <SEP><SEP> and <SEP> interchange <SEP> external.
<tb> The evaporator <SEP> serving <SEP> in <SEP> generator <SEP> of <SEP> calories (cabin exchanger) can then be crossed by heated air sent into the passenger compartment thus completing the work of the heater 18.

Le fluide frigorigène à haute pression refoulé par le compresseur 30 traverse la vanne 39 et parvient l'échangeur d'habitacle 31 où il va évacuer la chaleur recupérée pendant l'évaporation et la compression. Selon besoins et après détente dans les détendeurs 37 et 38 le fluide à l'état biphasique traverse ou ne traverse pas l'échangeur externe 34 (selon que la vanne 35 est fermée ou ouverte), puis s'évapore dans le montage série unités 29, 28 et 27 et de l'échangeur 21 en prélevant calories dans ces éléments. The high-pressure refrigerant discharged by the compressor 30 passes through the valve 39 and reaches the cabin exchanger 31 where it will evacuate the recovered heat during evaporation and compression. According to needs and after expansion in the expander 37 and 38, the fluid in the biphasic state passes through or does not pass through the external exchanger 34 (depending on whether the valve 35 is closed or open), then evaporates in the series assembly units 29 , 28 and 27 and exchanger 21 by taking calories in these elements.

Il est à noter que la nature des unités branchées dans le circuit secondaire 26 peut être différente de celle des unités décrites. On peut également en prévoir moins ou davantage selon le choix du concepteur. It should be noted that the nature of the units connected in the secondary circuit 26 may be different from that of the units described. You can also expect less or more depending on the designer's choice.

On vient de voir que l'évaporateur 31 peut également jouer le rôle d'un échangeur thermique cédant des calories à l'habitacle du véhicule V. Dans certains cas, pour éviter les problèmes liés à une baisse de performances dans le fonctionnement alterné en climatisation ou chauffage, notamment par condensation sur les parois extérieures de l'évaporateur 31, on peut éventuellement selon une variante de l'invention, prévoir un échangeur de chaleur supplémentaire (non représenté) pouvant, par des électrovannes appropriées, être branché dans le circuit secondaire 26, lorsque ce dernier fonctionne en pompe à chaleur. It has just been seen that the evaporator 31 can also act as a heat exchanger yielding calories to the passenger compartment of the vehicle V. In certain cases, to avoid the problems related to a decrease in performance in the alternating operation in air conditioning or heating, especially by condensation on the outer walls of the evaporator 31, it may optionally according to a variant of the invention, provide an additional heat exchanger (not shown) can, by appropriate solenoid valves, be connected in the secondary circuit 26, when the latter operates as a heat pump.

On peut désormais constater que le dispositif de gestion selon l'invention assure les fonctions essentielles d'échange thermique que l'on peut rencontrer dans un véhicule automobile et ne se borne pas à la gestion thermique de la seule pile à combustible combinée non à une fonction de chauffage de l'habitacle. I1 ainsi particulièrement approprié pour équiper un véhicule automobile à traction électrique. It can now be seen that the management device according to the invention provides the essential functions of heat exchange that can be encountered in a motor vehicle and is not limited to the thermal management of the single fuel cell combined not to a heating function of the passenger compartment. I1 thus particularly suitable for equipping a motor vehicle with electric traction.

La figure 2 représente partiellement une variante dispositif de gestion thermique décrit à propos de figure 1. Dans cette variante, l'échangeur 21 et les unités 27, 28 et/ou 29 et éventuellement d'autres unités nécessitant une gestion thermique, sont montées parallèle entre le compresseur 30 et la vanne 39. Dans avantageusement on prévoira respectivement des détendeurs thermostatiques 40 à 43 en série avec chacun de éléments pour permettre un équilibrage des branches parallèles par contrôle du débit du fluide qui y circule et ce, afin d'assurer une évaporation complète de celui-ci à l'entrée du compresseur 30. FIG. 2 partially represents a variant thermal management device described with reference to FIG. 1. In this variant, the exchanger 21 and the units 27, 28 and / or 29 and possibly other units requiring thermal management are mounted in parallel. between the compressor 30 and the valve 39. Advantageously, respectively, thermostatic expansion valves 40 to 43 are provided in series with each element to allow parallel branches to be balanced by controlling the flow rate of the fluid circulating therein, so as to ensure complete evaporation of the latter at the inlet of the compressor 30.

On se référera désormais aux figures 3 et 4 qui représentent un autre mode de réalisation du dispositif de gestion selon l'invention, dérivé de la variante décrite à propos de la figure 2. Ce second mode de réalisation ne diffère du premier qu'en ce qui concerne le circuit secondaire 26 de fluide frigorigène. Les parties communes des deux modes de réalisation ne sont pas de nouveau décrites en détail, des références identiques ayant été utilisées pour les désigner sur les figures. Reference will now be made to FIGS. 3 and 4 which represent another embodiment of the management device according to the invention, derived from the variant described with reference to FIG. 2. This second embodiment differs from the first one only in that which relates to the secondary circuit 26 of refrigerant. The common parts of the two embodiments are not again described in detail, identical references having been used to designate them in the figures.

Alors que dans le dispositif de gestion selon figures 1 et 2, la commutation entre le fonctionnement climatisation ou en pompe à chaleur du circuit secondaire est obtenue par inversion de la vanne 39, dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, cette fonction est assurée par des électrovannes distinctes, ce qui offre des possibilités plus étendues que précédemment de modulation et de réglage de la gestion thermique. Par ailleurs, la

Figure img00120001
While in the management device according to FIGS. 1 and 2, the switching between the air-conditioning or heat pump operation of the secondary circuit is obtained by inverting the valve 39, in the embodiment of FIGS. 3 and 4, this function is provided by separate solenoid valves, which offers more extensive possibilities than previously for modulation and adjustment of thermal management. Moreover, the
Figure img00120001

figure <SEP> 3 <SEP> illustre <SEP> le <SEP> fonctionnement <SEP> en <SEP> climatisation
<tb> (fonctionnement <SEP> "été") <SEP> et <SEP> la <SEP> figure <SEP> le <SEP> fonctionnement
<tb> en <SEP> pompe <SEP> à <SEP> chaleur <SEP> (fonctionnement <SEP> "hiver").
<tb> L'échangeur <SEP> d'habitacle <SEP> 31 <SEP> est <SEP> ' <SEP> ' <SEP> également <SEP> équipé
<tb> des <SEP> électrovannes <SEP> 32 <SEP> et <SEP> 33, <SEP> cependant <SEP> qu'il <SEP> est <SEP> aussi
<tb> associé <SEP> côté <SEP> moyenne <SEP> pression <SEP> à <SEP> un <SEP> détendeur
<tb> thermostatique <SEP> 44 <SEP> et <SEP> du <SEP> côté <SEP> opposé <SEP> ' <SEP> deux <SEP> électrovannes
<tb> 45 <SEP> et <SEP> 46, <SEP> qui <SEP> permettent <SEP> de <SEP> le <SEP> connecter <SEP> sélectivement <SEP> à
<tb> la <SEP> haute <SEP> pression <SEP> (vanne <SEP> 45) <SEP> régnant <SEP> du <SEP> côté <SEP> refoulement
<tb> du <SEP> compresseur <SEP> 30 <SEP> ou <SEP> à <SEP> la <SEP> basse <SEP> pression <SEP> (vanne <SEP> 46)
<tb> régnant <SEP> du <SEP> côté <SEP> aspiration <SEP> du <SEP> compresseur <SEP> 30.
<tb> L'échangeur <SEP> externe <SEP> 34, <SEP> pour <SEP> sa <SEP> part, <SEP> est <SEP> équipé <SEP> d'un
<tb> détendeur <SEP> iso-enthalpique <SEP> 47 <SEP> côté <SEP> moyenne <SEP> pression <SEP> et <SEP> du
<tb> côté <SEP> opposé <SEP> de <SEP> deux <SEP> électrovannes <SEP> 48 <SEP> 49 <SEP> permettant <SEP> de
<tb> connecter <SEP> cet <SEP> échangeur <SEP> sélectivement <SEP> à <SEP> la <SEP> haute <SEP> pression
<tb> (vanne <SEP> 48) <SEP> et <SEP> à <SEP> la <SEP> basse <SEP> pression <SEP> (vanne <SEP> 49).
<tb> Enfin, <SEP> chacune <SEP> des <SEP> unités <SEP> 21 <SEP> et <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 29 <SEP> est <SEP> associée
<tb> à <SEP> deux <SEP> électrovannes, <SEP> respectivement <SEP> 50-51, <SEP> 52-53, <SEP> 54-55
<tb> et <SEP> 56-57 <SEP> permettant <SEP> sélectivement <SEP> de <SEP> connecter <SEP> ces <SEP> unités
<tb> à <SEP> la <SEP> haute <SEP> ou <SEP> à <SEP> la <SEP> basse <SEP> pression.
<tb> Dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> du <SEP> fonctionnement <SEP> "eté" <SEP> (figure <SEP> 3), <SEP> les
<tb> électrovannes <SEP> 45 <SEP> et <SEP> 49 <SEP> sont <SEP> fermées <SEP> les <SEP> électrovannes
<tb> 46 <SEP> et <SEP> 48 <SEP> sont <SEP> ouvertes. <SEP> Le <SEP> fluide <SEP> frigorigène <SEP> à <SEP> haute
<tb> pression <SEP> sortant <SEP> du <SEP> compresseur <SEP> 30 <SEP> fait <SEP> alors <SEP> fonctionner
<tb> l'échangeur <SEP> externe <SEP> 34 <SEP> en <SEP> condenseur <SEP> en <SEP> faisant <SEP> passer <SEP> le
<tb> fluide <SEP> frigorigène <SEP> de <SEP> la <SEP> phase <SEP> gazeuse <SEP> à <SEP> la <SEP> phase <SEP> liquide.
<tb> Cette <SEP> condensation <SEP> est <SEP> suivie <SEP> d'une <SEP> détente <SEP> iso enthalpique <SEP> dans <SEP> le <SEP> détendeur <SEP> 47 <SEP> pendant <SEP> laquelle <SEP> le
<tb> fluide <SEP> passe <SEP> de <SEP> l'état <SEP> liquide <SEP> à <SEP> l'état <SEP> de <SEP> mélange
<tb> liquide-gaz <SEP> sous <SEP> moyenne <SEP> pression.
<tb> Par <SEP> temps <SEP> chaud, <SEP> l'échangeur <SEP> d'habitacle <SEP> 31 <SEP> sert
<tb> d'évaporateur <SEP> pour <SEP> alimenter <SEP> l'habitacle <SEP> en <SEP> air <SEP> froid.
<tb> Dans <SEP> ce <SEP> cas, <SEP> l'électrovanne <SEP> 32 <SEP> est <SEP> fermée. <SEP> Le <SEP> détendeur thermostatique 44 permet alors de ramener fluide frigorigène à la basse pression tout en équilibrant son fonctionnement avec le reste du circuit. Dans le où on n'a pas besoin de refroidir l'habitacle, l'échangeur 31 est mis en court-circuit, l'électrovanne 33 étant fermée et l'électrovanne 32 étant ouverte. figure <SEP> 3 <SEP> illustrates <SEP> the <SEP> operation <SEP> in <SEP> air conditioning
<tb> (running <SEP>"summer")<SEP> and <SEP> the <SEP> figure <SEP> running <SEP>
<tb> in <SEP> pump <SEP> to <SEP> heat <SEP> (operation <SEP>"winter").
<tb> Cockpit interchange <SEP><SEP> 31 <SEP> is <SEP>'<SEP>'<SEP> also <SEP> equipped
<tb><SEP> solenoid valves <SEP> 32 <SEP> and <SEP> 33, <SEP> however <SEP> it <SEP> is <SEP> too
<tb> associated <SEP> side <SEP> average <SEP> pressure <SEP> to <SEP> a <SEP> pressure reducer
<tb> thermostatic <SEP> 44 <SEP> and <SEP> of the <SEP> side <SEP> opposite <SEP>'<SEP> two <SEP> solenoid valves
<tb> 45 <SEP> and <SEP> 46, <SEP> which <SEP> allow <SEP> of <SEP> the <SEP> connect <SEP> selectively <SEP> to
<tb> the <SEP> high <SEP> pressure <SEP> (valve <SEP> 45) <SEP> prevailing <SEP> of <SEP> side <SEP> backflow
<tb><SEP> compressor <SEP> 30 <SEP> or <SEP> to <SEP> the <SEP> low <SEP> pressure <SEP> (valve <SEP> 46)
<tb> prevailing <SEP> of the <SEP> side <SEP> suction <SEP> of the <SEP> compressor <SEP> 30.
<tb> The external <SEP> exchanger <SEP> 34, <SEP> for <SEP> its <SEP> part, <SEP> is <SEP> equipped <SEP> with a
<tb> iso-enthalpic <SEP> pressure reducing valve <SEP> 47 <SEP><SEP> average <SEP> pressure <SEP> and <SEP> side of the
<tb> opposite <SEP> side <SEP> of <SEP> two <SEP> solenoid valves <SEP> 48 <SEP> 49 <SEP> allowing <SEP> of
<tb> connect <SEP> this <SEP> exchanger <SEP> selectively <SEP> to <SEP> the <SEP> high <SEP> press
<tb> (valve <SEP> 48) <SEP> and <SEP> to <SEP> the <SEP> low <SEP> pressure <SEP> (valve <SEP> 49).
<tb> Finally, <SEP> each <SEP> of <SEP> units <SEP> 21 <SEP> and <SEP> 27 <SEP> to <SEP> 29 <SEP> is <SEP> associated
<tb> to <SEP> two <SEP> solenoid valves, <SEP> respectively <SEP> 50-51, <SEP> 52-53, <SEQ> 54-55
<tb> and <SEP> 56-57 <SEP> allowing <SEP> selectively <SEP> of <SEP> connect <SEP> these <SEP> units
<tb> to <SEP> the <SEP> high <SEP> or <SEP> to <SEP> the <SEP> low <SEP> pressure.
<tb> In <SEP> the <SEP> case <SEP> of <SEP> operation <SEP>"and<SEP> (figure <SEP> 3), <SEP>
<tb> solenoid valves <SEP> 45 <SEP> and <SEP> 49 <SEP> are <SEP> closed <SEP> the <SEP> solenoid valves
<tb> 46 <SEP> and <SEP> 48 <SEP> are <SEP> open. <SEP><SEP> Fluid <SEP> Refrigerant <SEP> to <SEP> High
<tb><SEP> out <SEP> pressure <SEP> compressor <SEP> 30 <SEP> makes <SEP> then <SEP> run
<tb> exchanger <SEP> external <SEP> 34 <SEP> in <SEP> condenser <SEP> in <SEP> making <SEP> pass <SEP> on
<tb> fluid <SEP> refrigerant <SEP> from <SEP> the <SEP> phase <SEP> gas <SEP> to <SEP> the <SEP> phase <SEP> liquid.
<tb> This <SEP> condensation <SEP> is <SEP> followed <SEP> by <SEP> expansion <SEP> iso-enthalpy <SEP> in <SEP> the <SEP> expander <SEP> 47 <SEP> during <SEP> which <SEP> the
<tb> fluid <SEP> passes <SEP> from <SEP> state <SEP> liquid <SEP> to <SEP> state <SEP> from <SEP> mixture
<tb> liquid-gas <SEP> under <SEP> average <SEP> pressure.
<tb> By <SEP> time <SEP> hot, <SEP> the cabin interchange <SEP><SEP> 31 <SEP> serves
<sep> evaporator <SEP> for <SEP> feed <SEP> the passenger compartment <SEP> in <SEP> air <SEP> cold.
<tb> In <SEP> this <SEP> case, <SEP> solenoid valve <SEP> 32 <SEP> is <SEP> closed. <SEP> The <SEP> thermostatic expansion valve 44 then allows to bring refrigerant at low pressure while balancing its operation with the rest of the circuit. Where there is no need to cool the passenger compartment, the exchanger 31 is short-circuited, the solenoid valve 33 is closed and the solenoid valve 32 is open.

Le sens de circulation du fluide frigorigène dans les unités 21 et 27 à 29 peut être sélectionné commande des électrovannes correspondantes 50 à 57 sorte que l'on peut, au choix, refroidir ou réchauffer chaque unité individuellement. Si le refroidissement est sélectionné, les détendeurs thermostatiques 40 à 43 permettent une commande individuelle de débit dans chacune des unités afin que le fluide frigorigène puisse être complètement évaporé. The flow direction of the refrigerant in the units 21 and 27 to 29 can be selected to control the corresponding solenoid valves 50 to 57 so that each unit can be individually cooled or heated. If cooling is selected, the thermostatic expansion valves 40 to 43 allow individual flow control in each of the units so that the refrigerant can be completely evaporated.

Dans le cas d'un fonctionnement "hiver" (figure 4), les électrovannes 45 et 49 sont ouvertes et les électrovannes 46 et 48 sont fermées. Il en resulte une inversion des rôles des échangeurs 31 et 34. L' ' soufflé à travers 'échangeur d'habitacle 31 se réchauffe et vient compléter travail de l'aérotherme 18. En effet, le fluide frigorigène à haute pression sortant du compresseur 30 est dirigé vers l'échangeur d'habitacle 31 où il va céder la chaleur récupérée de la phase d'évaporation et de compression Par ailleurs, après une première détente de la haute pression à la moyenne pression par le détendeur 44, le fluide, alors biphasique, est réparti dans l'échangeur externe 34 les unités 21 et 27 à 29 en fonction de leur branchement sélectif à l'aide des vannes 50 à 57. En particulier, dans le cas d'un démarrage à froid, 'eau du circuit primaire peut être préchauffée par fluide frigorigène auquel cas l'échangeur 21 doit se trouver dans la partie haute pression du circuit secondaire 26 en fonctionnant comme condenseur, par commande des électrovannes 50 et 51.In the case of a "winter" operation (FIG. 4), the solenoid valves 45 and 49 are open and the solenoid valves 46 and 48 are closed. This results in a reversal of the roles of the exchangers 31 and 34. The 'blown through' cabin exchanger 31 heats up and complements the work of the heater 18. In fact, the high pressure refrigerant leaving the compressor 30 is directed towards the passenger compartment exchanger 31 where it will transfer the heat recovered from the evaporation and compression phase Furthermore, after a first expansion of the high pressure at medium pressure by the expander 44, the fluid, then biphasic, is distributed in the external exchanger 34 the units 21 and 27 to 29 as a function of their selective connection with the valves 50 to 57. In particular, in the case of a cold start, circuit water primary can be preheated by refrigerant in which case the exchanger 21 must be in the high pressure portion of the secondary circuit 26 operating as a condenser, by controlling the solenoid valves 50 and 51.

Claims (14)

Figure img00170003
Figure img00170003
 <U>REVENDICATIONS</U> 1. Dispositif de gestion thermique d'un véhicule automobile (V) équipé d'une pile à combustible (1), dans lequel ladite pile à combustible (1) est insérée dans un circuit primaire (17a, 17b, 18, 20a, 20b, 25) de refroidissement et d'humidification dans lequel est amenée à circuler de l'eau déminéralisée, ce circuit primaire (17a, 17b, 18, 20a, 20b, 25) étant en relation d'échange thermique par l'intermédiaire d'un premier échangeur thermique 21) avec un circuit secondaire (26) dans lequel est amené à circuler un fluide chargé de prélever la chaleur ledit circuit primaire (17a, 17b, 18, 20a, 25), ce circuit secondaire (26) étant en relation d'échange thermique avec l'air ambiant par l'intermédiaire d'un second échangeur thermique (34), ce dispositif de gestion étant caractérisé en ce que le fluide circulant dans ledit circuit secondaire (26) est un frigorigène et en ce qu'un troisième échangeur thermique (31) connecté dans ledit circuit secondaire (26) en étant relation d'échange thermique avec l'habitacle du véhicule (V).<U> CLAIMS </ U> 1. Thermal management device of a motor vehicle (V) equipped with a fuel cell (1), in which said fuel cell (1) is inserted into a primary circuit (17a , 17b, 18, 20a, 20b, 25) in which demineralized water is circulated, this primary circuit (17a, 17b, 18, 20a, 20b, 25) being in a relationship with each other. heat exchange by means of a first heat exchanger 21) with a secondary circuit (26) in which a fluid charged to take up heat is circulated to said primary circuit (17a, 17b, 18, 20a, 25), secondary circuit (26) being in heat exchange relation with the ambient air via a second heat exchanger (34), said management device being characterized in that the fluid flowing in said secondary circuit (26) is a refrigerant and in that a third heat exchanger (31) connect in said secondary circuit (26) being in heat exchange relationship with the vehicle interior (V). 2. Dispositif de gestion suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une autre unité fonctionnelle dudit véhicule est pourvue de moyens d'échange thermique (27, 28, 29) qui sont insérés dans ledit circuit secondaire (26).2. Management device according to claim 1, characterized in that at least one other functional unit of said vehicle is provided with heat exchange means (27, 28, 29) which are inserted into said secondary circuit (26). 3. Dispositif de gestion suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite unité fonctionnelle est formée par au moins une batterie (27), un moteur électrique (28) ou un groupe de composants électroniques (29).3. Management device according to claim 2, characterized in that said functional unit is formed by at least one battery (27), an electric motor (28) or a group of electronic components (29). 4. Dispositif de gestion suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites unités fonctionnelles (27, 28, 29) sont raccordées en série entre elles et avec ledit premier échangeur thermique (21) dans ledit circuit secondaire (26).4. Management device according to claim 3, characterized in that said functional units (27, 28, 29) are connected in series with each other and with said first heat exchanger (21) in said secondary circuit (26). 5. Dispositif de gestion suivant la revendication 3, caractérise en ce que lesdites unités fonctionnelles (27, 28, 29) sont raccordées en parallèle les unes avec les autres et avec ledit premier échangeur thermique (21) dans ledit circuit secondaire (26).5. Management device according to claim 3, characterized in that said functional units (27, 28, 29) are connected in parallel with each other and with said first heat exchanger (21) in said secondary circuit (26). 6. Dispositif de gestion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (39; 45, 46, 48, 49 et 50 à 57) pour inverser sens de circulation du fluide dans ledit circuit secondaire (26), afin de le faire fonctionner sélectivement comme climatiseur ou comme pompe à chaleur.6. Management device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises means (39; 45, 46, 48, 49 and 50 to 57) for reversing fluid flow direction in said circuit secondary (26), in order to operate it selectively as an air conditioner or as a heat pump. 7. Dispositif de gestion suivant les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion comprennent une vanne à quatre voies (39).7. Management device according to claims 4 and 6, characterized in that said reversing means comprise a four-way valve (39). 8. Dispositif de gestion suivant les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'inversion comprennent deux paires de vannes distinctes (45, 46 et 49) mises en série respectivement avec lesdits second troisième echangeurs thermiques (31, 34).8. Management device according to claims 5 and 6, characterized in that said reversing means comprise two pairs of separate valves (45, 46 and 49) placed in series respectively with said second third heat exchangers (31, 34). 9. Dispositif de gestion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit circuit secondaire (26) comporte également des moyens (35, 36 et 32, 33) pour court-circuiter la circulation du fluide dans ledit second échangeur thermique (34) et/ou ledit troisième échangeur thermique (31).9. Management device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said secondary circuit (26) also comprises means (35, 36 and 32, 33) for short-circuiting the flow of fluid in said second heat exchanger (34) and / or said third heat exchanger (31). 10. Dispositif de gestion suivant l'une quelconque des revendications 6, 8 et 9, lorsqu'elles dépendent de la revendication 5, caractérisé en ce que deux paires de vannes distinctes (50 à 57) sont mises en série dans chacune des branches parallèles dudit circuit secondaire (26) pour permettre sélectivement l'inversion du sens de circulation dudit fluide dans ces branches.10. Management device according to any one of claims 6, 8 and 9, when dependent on claim 5, characterized in that two pairs of separate valves (50 to 57) are connected in series in each of the parallel branches said secondary circuit (26) to selectively allow the reversal of the flow direction of said fluid in these branches. 11. Dispositif gestion suivant l'une quelconque des revendications 1 a 10, caractérisé en ce que ce qu'un détendeur iso-enthalpique (47) est inséré en série avec ledit second échangeur thermique (34) dans ledit circuit secondaire (26).11. Management device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that an iso-enthalpy expander (47) is inserted in series with said second heat exchanger (34) in said secondary circuit (26). 12. Dispositif gestion suivant l'une quelconque des revendications 6 8 à 11, lorsqu'elles dépendent de la revendication 5, caractérisé en ce qu'un détendeur thermostatique (40 à 43) est inséré en série dans chacune des branches parallèles dudit circuit secondaire (26).12. Management device according to any one of claims 6 8 to 11, when dependent on claim 5, characterized in that a thermostatic expansion valve (40 to 43) is inserted in series in each of the parallel branches of said secondary circuit (26). 13. Dispositif de gestion suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un détendeur thermostatique (44) est inséré en série avec ledit troisième échangeur thermique (31) dans ledit circuit secondaire (26). 13. Management device according to any one of the preceding claims, characterized in that a thermostatic expansion valve (44) is inserted in series with said third heat exchanger (31) in said secondary circuit (26). 14. <SEP> Dispositif <SEP> de <SEP> gestion <SEP> suivant <SEP> l'une <SEP> quelconque <SEP> des    14. <SEP> Device <SEP> of <SEP> Management <SEP> Next <SEP> Any <SEP> Any <SEP> Of <tb> revendications <SEP> précédentes, <SEP> caractérisé <SEP> en <SEP> ce <SEP> qu'un<tb> previous <SEP> claims, <SEP> characterized <SEP> in <SEP> this <SEP> that a <tb> quatrième <SEP> échangeur <SEP> thermique <SEP> (18) <SEP> est <SEP> inséré <SEP> dans <SEP> ledit<tb> fourth <SEP> exchanger <SEP> thermal <SEP> (18) <SEP> is <SEP> inserted <SEP> in <SEP> said <tb> circuit <SEP> primaire <SEP> (17a, <SEP> 17b, <SEP> 18, <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 25) <SEP> de<tb> primary <SEP> circuit <SEP> (17a, <SEP> 17b, <SEP> 18, <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 25) <SEP> from <tb> refroidissement <SEP> et <SEP> d'humidification <SEP> de <SEP> ladite <SEP> pile <SEP> à<tb> cooling <SEP> and <SEP> humidification <SEP> of <SEP> said <SEP> stack <SEP> to <tb> combustible <SEP> (1), <SEP> ce <SEP> quatrième <SEP> échangeur <SEP> thermique <SEP> étant<tb> fuel <SEP> (1), <SEP> this <SEP> fourth <SEP> exchanger <SEP> thermal <SEP> being <tb> placé <SEP> dans <SEP> l'habitacle <SEP> dudit <SEP> véhicule <SEP> (V) <SEP> pour <SEP> le <SEP> chauffer,<tb> placed <SEP> in <SEP> the cockpit <SEP> of said <SEP> vehicle <SEP> (V) <SEP> for <SEP> <SEP> to heat, <tb> le <SEP> cas <SEP> échéant.<tb> the <SEP> case <SEP> where appropriate.
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