FR2936445A1 - Systeme de chauffage et climatisation ameliore pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Dispositif de chauffage et/ou climatisation (20) pour véhicule automobile, comprenant un circuit de réfrigérant (4) dans lequel un réfrigérant circule entre trois unités distinctes (6), (10), (14) qui échangent de la chaleur avec des boucles secondaires respectives (8), (12), (16), dans lequel : - une unité d'évaporation (6) est dédiée à l'évaporation du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans un mode climatisation, - une unité de refroidissement (10) est dédiée au refroidissement du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans un mode chauffage, - une unité réversible (14) est dédiée à l'évaporation du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans le mode climatisation, et est dédiée au refroidissement du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans le mode chauffage, et - une des boucles secondaires est reliée à un échangeur qui échange thermiquement avec un organe de la chaîne de traction du véhicule.

Description

Système de chauffage et climatisation amélioré pour véhicule automobile

L'invention concerne un dispositif de chauffage et/ou de climatisation pour un véhicule automobile.

Plus spécifiquement, elle concerne un dispositif de chauffage et/ou climatisation comprenant un circuit réfrigérant dans lequel un fluide réfrigérant (ci-après réfrigérant) circule dans une direction unique, aussi bien dans le mode climatisation que dans le mode chauffage, le circuit de réfrigérant comprenant trois unités distinctes qui échangent de la chaleur avec des boucles de liquide secondaires.

L'évolution de la technologie et du marché automobile a vu une augmentation importante des besoins en circuit de chauffage et/ou de climatisation. En résultat, les dispositifs de chauffage et/ou de climatisation sont devenus de plus en plus complexes à la fois en terme de prestation offerte quainsi qu'en terme de modularité.

Ces problèmes ont été contournés en reproduisant des dispositifs plus puissants et qui prennent en conséquence plus de place dans la partie avant d'un véhicule ainsi que derrière la planche de bord.

En même temps, les normes et autres régulations en terme d'efficacité et de pollution de ces systèmes, se sont grandement durcies dans le passé récent. Cela a mené à l'utilisation de réfrigérants toujours plus sophistiqués, qui fonctionnent dans des conditions extrêmes avec des dispositifs tout aussi sophistiqués.

Enfin, le développement de nouvelles technologies moteur comme les voitures électriques et hybrides, crée de nouveaux défis. Par exemple, les moteurs électriques produisent moins de chaleur que les moteurs thermiques. En conséquence, la chaleur de ces moteurs n'est plus directement disponible aux fins de chauffage dans ce type de véhicule.

Tous ces facteurs tendent à rendre les dispositifs de chauffage et/ou de climatisation classiques relativement obsolètes lorsque l'on considère les besoins modernes pour ces dispositifs, c'est-à-dire de grandes performances en termes de prestations thermiques et 25 30 contrôle de transferts de chaleur avec des puissances disponibles ou consommées toujours plus basses.

Cette situation est encore compliquée par le besoin de fournir des systèmes d'air conditionné (ci-après système A/C) qui satisfassent la diversité du marché sans compromettre le coût et la qualité au vu des différents réfrigérants (composés fluorés type R 134A, ou dioxyde de carbone connu sous la référence R744...), des différentes transmissions (moteur classique interne, véhicule micro-hybride, véhicule hybride ou encore véhicule électrique) ou en terme des différents niveaux de confort (multi-zones, confort avant/arrière) qu'une même plate- forme de véhicule automobile peut présenter.

Enfin donc, le défi est de fournir au marché un nouveau concept qui combine tous les avantages précédents, c'est-à-dire la modularité, la flexibilité et le respect des nouvelles normes pour rester compétitif face à la diversité du marché. L'invention vient améliorer la situation.

A cet effet, l'invention propose un dispositif de chauffage et/ou climatisation pour véhicule automobile, comprenant un circuit de réfrigérant dans lequel un réfrigérant circule entre trois 20 unités distinctes qui échangent de la chaleur avec des boucles secondaires respectives dans lequel : une unité d'évaporation est dédiée à l'évaporation du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans un mode climatisation, une unité de refroidissement est dédiée au refroidissement du réfrigérant quand le 25 dispositif fonctionne dans un mode chauffage, - une unité réversible est dédiée à l'évaporation du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans le mode chauffage, et est dédiée au refroidissement du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans le mode climatisation, et une des boucles secondaires est reliée à un échangeur qui échange thermiquement avec 30 un organe de la chaîne de traction du véhicule.

Les organes de la chaîne de traction sont distincts en fonction du type de moteur utilisé. Dans le cas d'un moteur à combustion interne, l'échangeur qui échange thermiquement avec un organe de la chaîne de traction est un échangeur qui échange avec le moteur à combustion15 interne directement, c'est-à-dire avec le bloc ou la culasse dudit moteur ou un échangeur air/fluide caloporteur utilisé pour refroidir les gaz d'échappement dudit moteur à combustion interne ou une échangeur air/fluide calorporteur utilisé comme refroidisseur d'air sur-alimenté pour les moteurs turbocompressé ou un échangeur fluide/fluide caloporteur qui échange entre le caloporteur et l'huile du moteur ou l'huile de la transmission.

Dans le cas d'un moteur électrique, l'échangeur qui échange thermiquement avec un organe de la chaîne de traction du moteur électrique est un échangeur qui échange avec un compartiment de batteries ou avec le corps du moteur électrique en lui-même ou avec un système qui relie la batterie au moteur électrique pour commander et contrôler ce dernier.

Dans des modes de réalisations particuliers, le dispositif peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : * le réfrigérant circule dans le circuit de réfrigérant dans une seule direction, aussi bien dans le mode climatisation que dans le mode chauffage ;

* la boucle secondaire reliée à l'unité d'évaporation, dite première boucle, échange de la chaleur avec au moins un élément parmi le groupe comprenant un module de régulation thermique de siège, un module d'aération passager, un module D'aération de console et un élément de batterie.

* la boucle secondaire (première boucle) reliée à l'unité d'évaporation comporte une sous-boucle pour chaque élément auquel elle est reliée, et une vanne à l'entrée de chaque sous- boucle.

* la boucle secondaire (première boucle) reliée à l'unité d'évaporation comporte en outre une vanne de distribution pour diriger une partie d'un caloporteur circulant dans ladite boucle secondaire vers une sous-boucle supplémentaire comportant un élément de stockage de froid ; * la boucle secondaire reliée à l'unité de refroidissement, dite deuxième boucle. comporte en outre une vanne de distribution pour diriger une partie d'un caloporteur circulant dans ladite boucle secondaire vers un échangeur de chaleur à air disposé au niveau de la face avant du véhicule, qui échange de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule ;30 * il comporte en outre une deuxième vanne de distribution pour diriger une partie du caloporteur issu de l'échangeur de chaleur à air vers organe de la chaîne de traction ; * l'organe de la chaîne de traction est un organe de la chaîne de traction de moteur à combustion interne ;

* l'organe de la chaîne de traction est un organe de la chaîne de traction de moteur électrique ; * la boucle secondaire reliée à l'unité réversible, dite troisième boucle, comporte une ou deux premières et une deuxième sous-boucles reliée respectivement à un premier et un deuxième échangeurs de l'unité réversible ;

* la première sous-boucle échange de la chaleur avec un refroidisseur d'air de suralimentation dans la face avant du véhicule automobile, et avec un échangeur de chaleur à air dans la face avant du véhicule qui échange de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule

* la deuxième sous-boucle échange de la chaleur avec un deuxième échangeur de chaleur à air dans la face avant du véhicule qui échange de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule ;

* la boucle secondaire (deuxième boucle) reliée à l'unité de refroidissement comporte une troisième sous-boucle qui échange de la chaleur avec au moins un élément parmi le groupe comprenant un module de régulation thermique de siège, un module d'aération passager, un module d'aération de console et un compartiment de batterie ;

* ladite troisième sous-boucle échange de la chaleur comportant un élément de stockage de chaleur ;

* l'unité réversible comporte un seul échangeur de chaleur, et la boucle secondaire (troisième 30 boucle) reliée à l'unité réversible comporte une deuxième, une troisième et une quatrième sous-boucles qui échangent respectivement de la chaleur avec un deuxième échangeur de chaleur à air dans la face avant du véhicule qui échange de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule, avec au moins un élément parmi le groupe comprenant un module de régulation 25 thermique de siège, un module d'aération passager, un module d'aération de console et un élément de batterie, et avec un élément de stockage de chaleur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la 5 description qui suit, tirée d'exemples donnés à titre illustratif et non limitatif, tirés des dessins sur lesquels :

- la figure 1 montre une vue générale d'un dispositif de chauffage et/ou air conditionné selon l'invention avec les deux positions en variante d'une première vanne de dérivation ; - la figure 2 représente le mode climatisation (ou mode AC) du dispositif de chauffage et/ou de climatisation de la figure 1 ;

- la figure 3 montre le mode chauffage (appelé mode HP) du dispositif de chauffage et/ou de 15 climatisation de la figure 1 ;

- la figure 4 montre un autre mode de réalisation du dispositif de chauffage et/ou de climatisation de la figure 1 qui utilise la deuxième position en variante de la première vanne de dérivation ; - la figure 5 montre un troisième mode de réalisation du dispositif de chauffage et/ou de climatisation de la figure 1 ;

- la figure 6 montre un quatrième mode de réalisation du dispositif de chauffage et/ou de 25 climatisation de la figure 1 dans le mode climatisation ;

- la figure 7 montre le quatrième mode de réalisation dans le mode chauffage ;

- la figure 8 montre un premier mode de réalisation d'une première boucle secondaire de la 30 figure 1 ;

- la figure 9 montre un deuxième mode de réalisation de la boucle secondaire de la figure 8 ; 10 20 - la figure 10 montre un premier mode de réalisation d'une deuxième boucle secondaire de la figure 1 ; - la figure 11 montre un deuxième mode de réalisation de la boucle de la figure 10 ; - la figure 12 montre un premier mode de réalisation d'une troisième boucle secondaire de la figure 1 ;

- la figure 13 montre un deuxième mode de réalisation de la boucle de la figure 12 ; 10 - la figure 14 montre un troisième mode de réalisation de la boucle de la figure 12 : et

- la figure 15 montre un quatrième mode de réalisation de la boucle de la figure 12.

15 Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

Les figures 1 à 15 adoptent les principes de représentations suivantes :

- les lignes en pointillé indiquent que le réfrigérant ne circulent pas à travers le tuyau concerné,

- les lignes pleines indiquent que le réfrigérant circule à travers le tuyau concerné,

- une flèche traversant un élément indique que cet élément peut être contrôlé de manière variable,

- une ligne fine (par exemple le numéro de référence 4 sur la figure 2) représente le fait que le 30 réfrigérant circule à basse pression et à basse température dans l'élément concerné ;

- une ligne épaisse (comme par exemple la ligne entre le compresseur 1 et l'unité de refroidissement 10 sur la figure 2) indiquent que le réfrigérant circule à haute température et à haute pression à travers l'élément concerné. 20 25 La figure 1 montre une vue générale de principe du dispositif de chauffage et/ou de climatisation selon l'invention. Dans cette figure, seuls les échangeurs de chaleur sont représentés par souci de simplicité. Tous les éléments techniques nécessaires à la composition du cycle thermodynamique seront détaillés dans les modes de réalisation particuliers dans la suite.

Les dispositifs de chauffage et/ou de climatisation 20 comprend un circuit fermé référencé 4 pour la circulation d'un réfrigérant. Le réfrigérant peut être de divers types, comme le RI34A, le dioxyde de carbone (ci-après CO2), le R152A, le 1234 YF ou tout autre réfrigérant convenable.

Certains de ces réfrigérants peuvent être inflammables ou peuvent présenter la nécessité de fonctionner à haute pression. Il est donc intéressant de conserver ces réfrigérants dans une boucle fermée relativement étanche au sein d'un ensemble relativement petit et compact, ce qui limite les risques de fuite de réfrigérant et améliore donc à la fois la fiabilité du système et les besoins d'entretien.

Le réfrigérant circule entre une unité d'évaporation 6, qui échange de la chaleur avec une première boucle secondaire 8. une unité de refroidissement 10, qui échange de la chaleur avec une deuxième boucle secondaire 12, et une unité réversible 14, qui échange de la chaleur avec une troisième boucle secondaire 16.

Comme cela apparaîtra mieux à partir de la suite, le dispositif de chauffage et/ou de climatisation 20 peut fonctionner dans deux modes :

- un mode climatisation (aussi appelé mode été ou mode AC) dans lequel l'unité de refroidissement 10 et l'unité réversible 14 refroidissent ou condensent le réfrigérant, alors que l'unité d'évaporation 6 évapore ou réchauffe le réfrigérant ; - un mode chauffage (ou mode hiver ou mode HP, pour l'anglais <( Heat Pump ), dans lequel l'unité d'évaporation 6 est contournée, l'unité de refroidissement 10 refroidit ou condense le réfrigérant, tandis que l'unité réversible 14 est utilisée pour réchauffer ou évaporer le réfrigérant.30 Dans ces deux modes, le réfrigérant circule dans le circuit 4 dans une direction unique. au moyen des dérivations. Toutes ces fonctionnalités offrent une grande flexibilité de conception. Dans l'exemple décrit ici, le réfrigérant est du CO2, et tous les éléments complémentaires décrits ici sont spécifiques à l'application CO2. D'autres éléments peuvent être utilisés et/ou ajoutés lorsqu'un autre réfrigérant est utilisé. Ce réfrigérant se prête tout particulièrement à l'invention car ces propriétés physiques favorisent son utilisation en mode HP. 10 L'unité d'évaporation 6 est dédiée à l'évaporation du réfrigérant lorsque le dispositif 20 opère en mode climatisation alors que l'unité de refroidissement 10 est dédiée au refroidissement du réfrigérant lorsque le dispositif opère tant dans le mode climatisation que dans le mode chauffage. Pour sa part, l'unité réversible 14 est dédiée à l'évaporation du réfrigérant lorsque le dispositif 20 opère dans le mode chauffage, et elle est dédiée au refroidissement du réfrigérant lorsque le dispositif 20 opère dans le mode climatisation.

20 Les fluides qui parcourent les boucles secondaires sont généralement désignés par le terme eau . Néanmoins. ces fluides sont typiquement un mélange d'eau et de glycol, afin de prévenir le gel.

Cependant, tout type de fluide d'échange de chaleur peut être uti.isé en tant que "eau" dans les 25 boucles secondaires. En outre, chaque boucle peut avoir son fluide particulier, c'est-à-dire par exemple un mélange d'eau de glycol à des niveaux différents.

Dans la suite de la description, le fluide des boucles secondaires sera appelé "caloporteur". Il apparaîtra par ailleurs que le caloporteur est utilisé, selon les cas, soit pour apporter de la 30 chaleur, par exemple à de l'air destiné à réchauffer l'habitacle du véhicule, soit au contraire pour apporter du froid, par exemple à de l'air destiné à refroidir un sous-ensemble ou à climatiser l'habitacle du véhicule. 15 Les boucles secondaires permettent donc par l'intermédiaire du caloporteur de faire circuler de la chaleur ou du froid dans des emplacements du véhicules éloignés du dispositif 20 sans avoir à utiliser des circuits complexes parcourus par le réfrigérant.

Dans l'unité d'évaporation 6. le réfrigérant est réchauffé et le caloporteur qui circule dans la première boucle secondaire 8 est refroidi. En résultat, le caloporteur qui circule dans cette boucle secondaire 8 peut être utilisé pour fournir du froid à de ['air destiné à circuler dans l'habitacle du véhicule.

Typiquement, l'unité d'évaporation 6 comporte au moins un évaporateur 6a. L'unité d'évaporation 6 est reliée au circuit 4 par une entrée 100, et une sortie 101 de l'unité d'évaporation 6 est reliée à une entrée 102 d'un séparateur 2.

Une sortie 103 du séparateur 2 est reliée à un circuit basse pression 104 d'un échangeur de chaleur interne 3. Le circuit basse pression 104 est ensuite relié à une entrée d'un compresseur 105. Une sortie de compresseur 106 est reliée à une entrée 107 de l'unité de refroidissement 10.

Dans l'unité de refroidissement 10, le réfrigérant est refroidi, tandis que le caloporteur qui circule dans la deuxième boucle secondaire 12 est réchauffé. L'unité de refroidissement 10 a une sortie 108 qui est reliée à un deuxième dispositif d'expansion 25.

En résultat, le caloporteur qui circule dans la deuxième boucle secondaire 12 peut être utilisé pour fournir de la chaleur à de l'air qui est destiné à être envoyé dans l'habitacle du véhicule, ou pour fournir de la chaleur dans un autre endroit du véhicule. Cette deuxième boucle secondaire est aussi reliée à un échangeur air/eau disposé en face avant du véhicule de sorte à évacuer les calories présentes dans le caloporteur.

Typiquement, l'unité de refroidissement 10 comporte au moins un échangeur de chaleur qui fonctionne comme refroidisseur de gaz lorsque le réfrigérant est du dioxyde de carbone. Dans le cas où le réfrigérant serait un fluide sous-critique, comme du R134A par exemple, le refroidisseur de gaz serait remplacé par un condenseur.

Dans ce qui suit, il ne sera pas fait de distinction entre condenseurs et refroidisseurs de gaz. car ils ont la même fonction de refroidissement du réfrigérant. L'homme du métier saura reconnaître lequel de ces deux éléments utiliser en fonction du réfrigérant choisi pour le dispositif. Le deuxième dispositif d'expansion 25 fait le lien entre l'unité de refroidissement 10 et l'unité réversible 14. Le dispositif d'expansion 25 peut être un détendeur pouvant être commandé électroniquement, un détendeur thermostatique ou un tube à orifice.

10 Une deuxième vanne de dérivation 26 est disposée en parallèle z.vec le dispositif d'expansion 25 et à son entrée reliée à l'entrée du deuxième dispositif d'expansion 25 et sa sortie est reliée à la sortie du deuxième dispositif d'expansion 25.

Dans l'unité réversible 14, la situation est différente. L'unité réversible 14 est un échangeur 15 de chaleur qui peut fonctionner soit comme un condenseur, soit comme un évaporateur. Les avantages de cette réversibilité apparaîtront mieux par la suite.

En résultat. le réfrigérant peut être soit refroidi, soit réchauffé dans l'unité réversible 14, et le caloporteur dans la troisième boucle secondaire 16 réversible peut être utilisé pour refroidir au 20 chauffer une autre partie du véhicule.

L'unité réversible 14 comporte une entrée 109 reliée à la sortie du deuxième dispositif d'expansion 25. L'unité réversible 14 a également une sortie 110 qui est reliée à un circuit haute pression 111 de l'échangeur de chaleur interne 3. La sortie du circuit haute pression 111 25 est reliée à un premier dispositif d'expansion 21 qui ferme la boucle du circuit 4.

Typiquement, l'unité réversible 14 comporte un ou deux échangeurs de chaleur, ce qui permet plus de flexibilité entre le mode AC (refroidissement de gaz ou condensation de liquide) et le mode HP (chauffage). Cependant, plus de deux échangeurs de chaleur ou un échangeur de 30 chaleur unique pourraient être utilisés selon les cas.

La figure 2 montre l'utilisation d'un évaporateur unique 6a dans l'unité d'évaporation 6, et de deux échangeurs (premier échangeur 14a et deuxième échangeur 14b) dans l'unité réversible 14.5 Dans ce mode de réalisation, le premier dispositif d'expansion 21 fonctionne pour permettre de créer la chute de pression nécessaire à l'obtention du froid dans l'évaporateur 6a.

L'évaporateur 6a n'échange pas de chaleur avec de l'air, comme un évaporateur classique, mais échange de la chaleur entre le réfrigérant et le caloporteur de la première boucle secondaire 8.

Le caloporteur de la première boucle secondaire 8 qui est refroidi dans l'évaporateur 6a est alors disponible pour être distribué dans diverses parties du véhicule où du froid peut être utilisé.

La figure 2 montre la deuxième boucle secondaire 12 reliée à l'échangeur de chaleur l0a de l'unité de refroidissement qui se comporte comme un pré-refroidisseur de gaz 10a, c'est-à- dire un échangeur destiné à échanger des calories entre le caloporteur circulant dans la deuxième boucle secondaire 12 et le fluide réfrigérant soumis à très haute température. de l'ordre de 140 °C pour le cas du CO2.

Le rôle du pré-refroidisseur de gaz l0a est d'échanger de la chaleur entre le caloporteur qui circule dans la deuxième boucle secondaire 12 à très haute température, de manière à transférer un maximum de chaleur vers la face avant du véhicule.

La deuxième boucle secondaire 12 est également reliée à un échangeur de chaleur situé dans l'habitacle du véhicule. Cet échangeur de chaleur est principalement utilisé pour chauffer l'air de l'habitacle dans le mode chauffage.

La troisième boucle secondaire 16 a deux sous-boucles référencées 16a et 16b. La première sous-boucle 16a est reliée au premier échangeur 14b, qui se comporte comme un sous-refroidisseur de gaz, de l'unité réversible 14, tandis que la deuxième sous-boucle 16b est reliée au deuxième échangeur 14a, qui se comporte comme un sous-refroidisseur de gaz de l'unité réversible 14.

L'un des avantages de l'utilisation de deux échangeurs de chaleur en série dans l'unité réversible 14 est la possibilité de fonctionner avec deux étages de refroidissement ou de chauffage à des niveaux de température distincts, qui peuvent échanger de la chaleur par deux boucles secondaires qui opèrent à des niveaux de températures également distincts. Ceci permet d'optimiser l'échange entre réfrigérant et caloporteur de sorte à à tirer un bénéfice double : le premier bénéfice est de mettre à disposition un fluide à des températures distinctes et adaptées aux véhicules (refroidisseur de sur-alimentation, refroidissement d'électronique de puissance,...). Le deuxième bénéfice est côté système thermodynamique. Le réfrigérant en sortie de l'unité réversible 14 est à la température la plus adaptée pour être envoyer vers l'unité d'évaporation 6. Ceci trouve tout particulièrement son application quand le CO2 est utilisé comme réfrigérant.

Il est ainsi possible d'améliorer l'efficacité du cycle thermodynamique en reliant ces boucles secondaires à des sources de chaleur de la voiture qui sont à diverses températures appropriées.

Il est néanmoins possible de réaliser l'unité réversible 14 de sorte qu'elle comprenne un seul échangeur de chaleur ou plus de deux en fonction des propriétés du réfrigérant et des contraintes de conditionnement du dispositif de chauffage et/ou de climatisation 20.

Pour leur part. les premières et deuxièmes sous-boucles 16a et 16b sont reliées, à l'autre extrémité, à des sorties des échangeurs de chaleur 80 et 88, ces derniers étant balayés par de l'air issu de l'extérieur du véhicule.

La figure 2 représente le dispositif 20 dans le mode AC avec un effet de refroidissement à trois étages. Cet effet de refroidissement à trois étages est réalisé d'abord par l'échangeur pré-refroidisseur de gaz/liquide 10a, par l'échangeur refroidisseur de gaz/liquide 14b ensuite, et enfin par l'échangeur sous-refroidisseur de gaz/liquide 14a.

30 Avec un réfrigérant comme le dioxyde de carbone, la division du refroidissement en trois étapes sur trois refroidisseurs de gaz distincts assure une exploitation optimale des capacités de refroidissement disponible au niveau des éléments de la face avant du véhicule.25 Par exemple pour le CO2, l'échangeur pré-refroidisseur de gaz 10a échange de la chaleur entre du caloporteur à 90°C et du réfrigérant à 140°C à la sortie du compresseur, l'échangeur refroidisseur de gaz 14b échange de la chaleur entre du caloporteur à 60°C et du réfrigérant descendu à 120°C à la sortie du pré-refroidisseur de gaz, et enfin l'échangeur sous- refroidisseur de gaz 14a échange de la chaleur entre du caloporteur à température ambiante et du réfrigérant dont la température est descendue à 70°C à la sortie du refroidisseur de gaz 14b.

Le réfrigérant est alors introduit dans le circuit haute pression 111 de l'échangeur de chaleur interne 3. Le premier dispositif d'expansion 21 est alors utilisé, tant que la première vanne de dérivation 22 est fermée.

Dans l'échangeur de chaleur interne 3, le réfrigérant échange de la chaleur avec lui-même. Plus précisément, le réfrigérant qui circule dans le circuit haute pression 111 échange de la chaleur avec le réfrigérant qui circule dans le circuit basse pression 104, ces circuits ayant été respectivement définis plus haut.

L'échangeur de chaleur interne 3 est particulier aux modes de réalisation décrits et pourrait être enlevé ou complété par un autre échangeur de chaleur en fonction des propriétés du réfrigérant.

Les échangeurs de chaleur internes sont en général utilisés pour améliorer l'efficacité des cycles thermodynamiques des réfrigérants.

La sortie du compresseur 1 est reliée à l'entrée de l'unité de refroidissement 10. Dans ce mode de réalisation, l'unité de refroidissement 10 comporte un seul refroidisseur de gaz. qui peut être complété par d'autres refroidisseurs de gaz si cela est nécessaire.

La sortie de l'unité de refroidissement 10 est reliée à la fois à 1. entrée de la deuxième vanne de dérivation 26 et à l'entrée du deuxième dispositif d'expansion 25.

Pour résumer, dans le mode climatisation, la zone d'évaporation du réfrigérant est réalisée par l'évaporateur 6a, tandis que la zone de refroidissement est réalisée à la fois par l'unité de refroidissement l0a et par l'unité réversible 14, les trois échangeurs 10a, 14a et 14b étant parties au refroidissement du réfrigérant.

La figure 3 illustre le mode chauffage du dispositif de l'invention. Les différences entre ce mode et le mode climatisation résident principalement dans la manière de gérer les première et deuxième vannes de dérivation 22 et 26.

La première vanne de dérivation 22 est ouverte, tandis que le premier dispositif d'expansion 21 est fermé, ce qui permet au réfrigérant d'entrer dans l'unité d'évaporation sans perte de pression. Le réfrigérant circule alors dans le séparateur 2, à travers le circuit basse pression 104 de l'échangeur de chaleur interne 3 et vers le compresseur 1.

Le compresseur 1 est ici un compresseur électrique qui compresse le réfrigérant et augmente sa température. Le refroidisseur de gaz l0a du circuit de refroidissement est capable de transmettre la chaleur du réfrigérant au caloporteur circulant dans la deuxième boucle secondaire 12, cette dernière étant reliée à au moins un échangeur de chaleur ou un radiateur situé dans l'habitacle du véhicule pour fournir de l'air chaud pour créer le confort des occupants du véhicule si cela est nécessaire.

La deuxième vanne de dérivation 26 est fermée, tandis que le deuxième dispositif d'expansion 25 fonctionne et assure une chute de pression. Dans ce mode de fonctionnement, les échangeurs de chaleur 14a et 14b de l'unité réversible 14 fonctionnent comme des évaporateurs et prennent de la chaleur au caloporteur circulant dans la troisième boucle secondaire 16. Le caloporteur de la troisième boucle secondaire 16 est ainsi refroidi, et réchauffé par de l'air extérieur dans la face avant du véhicule ou utilisé pour refroidir un élément particulier du véhicule.

L'avantage d'avoir deux étages d'évaporation par le biais des échangeurs de chaleur distincts 14a et 14b de l'unité réversible 14 est que le dégivrage peut éétre mieux géré, en faisant fonctionner alternativement l'un ou l'autre de ces échangeurs de. chaleur en ouvrant ou en fermant respectivement les sous-boucles secondaires 16a et 16b.

En résumé, lorsque le dispositif 20 fonctionne dans le mode chauffage, la zone d'évaporation est formée par l'unité réversible 14, c'est-à-dire les deux échangeurs de chaleur 14a et 14b. ainsi que par l'évaporateur 6a de l'unité d'évaporation 6. tandis que la zone de refroidissement est réalisée par l'unité de refroidissement 10, en particulier par le refroidisseur de gaz 10a.

La préservation de la circulation du réfrigérant à travers l'unité d'évaporation 6 permet d'assurer une transition fluide entre le mode climatisation et le mode chauffage, ce qui assure une charge relativement constante dans le circuit 4.

La figure 4 est similaire au mode chauffage représenté sur la figure 3 sauf qu'elle montre des positions en variante pour la première vanne de dérivation 22.

Dans une de ces variantes, le numéro de référence 27 indique un positionnement pour la première vanne de dérivation dans laquelle elle fournit un lien direct entre la sortie du circuit haute pression 111 de l'échangeur de chaleur interne 3 et l'entrée 102 du séparateur. Des tuyaux issus de la première vanne de dérivation et de l'unité d' évaporation 6 sont réunis à l'entrée 102 du séparateur.

L'avantage de ce positionnement de la première vanne de dérivation est de permettre une diminution de la pression du réfrigérant circulant dans le circMt 4. La première vanne de dérivation a une entrée reliée à la sortie de l'échangeur de chaleur interne 3 et la sortie de cette vanne est reliée à l'entrée 102 du séparateur.

De cette manière, la première vanne de dérivation peut être utilisée pour commuter entre le mode climatisation et le mode chauffage : - dans le mode climatisation, la première vanne de dérivation est fermée, ce qui force le réfrigérant dans l'entrée du premier dispositif d'expansion 21, de sorte que l'unité réversible 14 fonctionne à haute pression comme un refroidisseur de gaz ; et

30 - dans le mode chauffage, la première vanne de dérivation est totalement ouverte, ce qui créé une dérivation par rapport au premier dispositif d'expansion 21, et dirige le réfrigérant directement dans l'entrée 102 du séparateur et donc dans le compresseur 1, de sorte que l'unité réversible 14 peut fonctionner en basse pression comme un évaporateur grâce au deuxième dispositif d'expansion 25.25 Dans une deuxième variante, le numéro de référence 28 indique un positionnement pour la première vanne de dérivation dans laquelle elle est installée directement entre la sortie 110 de l'unité réversible 14 et l'entrée 108 du compresseur, au lieu du positionnement 27 décrit plus haut. Ainsi, l'échangeur de chaleur interne 3 peut être directement relié à l'entrée 102 du séparateur.

La figure 5 illustre un mode de réalisation dans lequel l'unité d'évaporation 6 est munie d'un éjecteur 23, d'un seul évaporateur 6b, et d'un troisième dispositif d'expansion 24. Cette figure montre le dispositif 20 en mode climatisation.

L'éjecteur 23 a une entrée principale 112 reliée en amont au circuit haute pression 111 de l'échangeur de chaleur interne 3. Une entrée auxiliaire 113 est reliée à la sortie de l'évaporateur 6b. Une sortie d'éjecteur 114 est reliée à l'entrée du séparateur 102.

Un tuyau 115 relie le bas du séparateur 2 (c'est-à-dire là où le réfrigérant à l'état liquide est présent) et l'entrée de l'évaporateur 6b. Ce tuyau comprend le troisième dispositif d'expansion 24 qui crée la chute de pression nécessaire pour permettre l'échange de chaleur dans l'évaporateur 6b. En fonction des applications, le troisième dispositif d'expansion 24 peut être soit un orifice, soit une vanne à ouverture variable.

Dans le cas décrit ici, l'éjecteur 23 crée un cycle d'éjecteur à travers l'évaporateur 6b. L'éjecteur est muni d'une buse à débit variable. C'est pourquoi il peut être connecté en amont directement à l'échangeur de chaleur interne 3 sans que la présence du premier dispositif d'expansion soit nécessaire.

L'avantage d'avoir une buse à débit variable dans l'éjecteur est que cela permet de contrôler la capacité de refroidissement de manière fermée en fonction du débit du réfrigérant circulant dans le circuit 4. Le mode de réalisation proposé sur cette figure permet d'améliorer la capacité de refroidissement de l'unité d'évaporation vers une plage de fonctionnement large sans changer le point de fonctionnement du compresseur, ce qui permet d'obtenir une meilleure efficacité du système et donc de réduire la taille des composants à puissance constante.30 La figure 6 montre un mode de réalisation de l'invention qui utilise un éjecteur 23 avec une buse fixe et deux évaporateurs 6a et 6b ainsi que le troisième dispositif d'expansion 24.

L'utilisation d'une buse fixe dans l'éjecteur 23 nécessite la présence du premier dispositif d'expansion 21 afin d'adapter la pression et le débit du réfrigérant au point de fonctionnement d'efficacité maximale de l'éjecteur. Cependant, les deux évaporateurs pourraient également être utilisés avec un éjecteur à buse à débit variable comme celui décrit avec la figure 5.

La différence entre le dispositif de la figure 6 et le dispositif de la figure 5 est que le deuxième évaporateur 6a de l'unité d'évaporation 6 est introduit entre la sortie de l'éjecteur 114 et l'entrée 102 du séparateur.

Le deuxième évaporateur 6a et un premier évaporateur 6b sont tous les deux reliés à la première boucle secondaire 8 en parallèle ou en série et participent tous les deux au transfert de froid au caloporteur circulant dans la première boucle secondaire 8. L'efficacité du dispositif 20 en est ainsi augmentée, ce qui permet de réduire les besoins en débit de réfrigérant à puissance constante.

Sur la figure 6, le dispositif 20 est représenté dans le mode climatisation comme sur la figure 2. L'unité réversible 14 et l'unité de refroidissement 10 a ont donc la même fonction, c'est-à-dire refroidir le réfrigérant.

La première vanne de dérivation, ici dans le positionnement 27, est fermée, ce qui force le réfrigérant à entrer dans l'unité d'évaporation 6 par l'éjecteur 23.

Ce dernier fonctionne comme un dispositif d'expansion pour le deuxième évaporateur 6a qui est connecté à la sortie 114 de l'éjecteur, ainsi qu'à une pompe (non représentée) pour le premier évaporateur 6b. Cela permet d'obtenir un débit constant dans le premier évaporateur 6b et de fournir du froid au caloporteur qui circule dans la première boucle secondaire 8.30 Le dispositif représenté sur la figure 7 est structurellement identique à celui représenté sur la figure 6, sauf qu'il est représenté dans le mode chauffage.

La première vanne de dérivation dans le positionnement 27 est alors ouverte, ce qui permet au réfrigérant d'entrer directement dans le séparateur 2. Ainsi, l'unité d'évaporation 6 est complètement évitée.

Cette solution présente l'avantage d'éviter à la fois le premier dispositif d'expansion 21 mais également le cycle d'éjection. Cela permet ainsi d'éviter la perte de pression due à l'éjecteur.

Le positionnement 28 de la première vanne de dérivation tel que décrit avec les figures 4 ou 5 peut également être utilisé. ce qui permet alors d'obtenir l'avantage de court-circuiter l'échangeur de chaleur interne 3 et le séparateur 2, ce qui rend le circuit plus direct en mode chauffage.

Tous les échangeurs faisant partis du dispositif 20 et décrits dans les modes de réalisation ci-dessus sont des échangeurs de type fluide-fluide et plus particulièrement de type caloporteur-réfrigérant (sauf pour l'échangeur de chaleur interne 3 qui est du type réfrigérant-réfrigérant). Aucun de ces échangeurs n'échange de chaleur avec de l'air.

Les vannes de dérivation 26 et 22 sont commandées de manière inverse, de manière à définir les deux modes de fonctionnement du circuit, ce qui permet de réaliser celui-ci de manière compacte et réversible.

25 Le dispositif de chauffage et climatisation de l'invention peut, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, être réalisé de manière compacte, par exemple en réduisant la longueur des circuits entre les unités d'évaporation, de refroidissement et réversible à moins de 0.5 mètres.

Les notions d'amont et d'aval doivent être prises en référence au sens de circulation du fluide 30 concerné à chaque fois. Ainsi, la première vanne de dérivation 21 est en amont de l'unité d'évaporation 6 comme le fluide circule depuis la première vanne de dérivation 21 vers l'entrée de l'unité d'évaporation 6. 15 20 La figure 8 représente un premier mode de réalisation de la première boucle secondaire 8. Comme on peut le voir sur cette figure, cette boucle 8 part de l'unité d'évaporation 6 dans le système de chauffage et/ou climatisation 20, et rejoint l'habitacle du véhicule.

Dans l'habitacle du véhicule, la première boucle secondaire 8 est distribuée dans trois branches, une première branche référencée 8a, une deuxième branche référencée 8h et une troisième branche référencée 8c. Chacune de ces branches comporte en entrée une vanne de distribution 40 qui peut être commandée pour permettre le passage ou non du caloporteur dans la branche concernée.

La première branche 8a est reliée à un module de régulation thermique d'un siège 42. Dans ce module, le caloporteur dans la première boucle secondaire 8 peut être utilisé pour refroidir une partie choisie du siège, ce qui permet d'apporter une sensation de froid à un passager assis dans le siège. La deuxième branche 8b est reliée à un module d'aération passager 44. Dans ce module, le caloporteur dans la boucle 8 peut être utilisé pour refroidir de l'air recirculé depuis l'habitacle, ce qui permet d'apporter une sensation de froid à un passager assis à proximité de ce module.

20 Le module 44 comporte une entrée d'air recirculé 440, un filtre 441, un ventilateur 442. un premier échangeur air recirculé/caloporteur 443, un deuxième échangeur air recirculé/caloporteur 444 et des panneaux de distribution 445 et 446.

L'air recirculé de l'habitacle rentre dans le module 44 par l'entrée 440. Ensuite il traverse le 25 filtre 441 au travers duquel il est aspiré par le ventilateur 442.

Les premier et deuxième échangeurs 443 et 444 ont la même fonction, c'est-à-dire échanger de la chaleur entre le caloporteur et l'air recirculé. Cependant. l'échangeur 443 reçoit le caloporteur de la première boucle secondaire 8, alors que l'échangeur 444 reçoit le caloporteur 30 de la deuxième boucle secondaire 12 comme cela apparaîtra plus bas.

Ainsi, l'échangeur 443 refroidit l'air recirculé qui le traverse, alors que l'échangeur 444 le réchauffe. Il est donc possible au moyen des boucles 8 et 12 de régler précisément la température de l'air qui sort du module 44.15 Dans une variante non décrite, les échangeurs 443 et 444 peuvent être remplacés par un échangeur unique qui peut être alimenté indifféremment par de l'eau chaude ou froide, par le biais d'un vanne 3 voies qui le connecte au choix à la première boucle secondaire 8 ou la deuxième boucle secondaire 12.

Les panneaux 445 et 446 permettent de distribuer l'air recirculé à température voulue vers divers endroits, par exemple respectivement vers les pieds, la poitrine et le visage du passager. La troisième branche 8c est reliée à un module d'aération de console 46. Dans ce module, le caloporteur dans la boucle 8 peut être utilisé pour refroidir de l'air recirculé depuis l'habitacle et/ou de l'air tiré de l'extérieur du véhicule, ce qui permet d'apporter de l'air froid, éventuellement renouvelé, dans l'habitacle. 15 Le module d'aération de console 46 comporte une entrée d'air extérieur 467, une entrée d'air recirculé 460. un filtre 461. un ventilateur 462, un échangeur air recirculé/caloporteur 463, un échangeur air recirculé/caloporteur 464 et des panneaux de distribution 465 et 466. L'air extérieur rentre dans le module d'aération de console 46 par l'entrée 467. où il est 20 mélangé avec l'air recirculé de l'habitacle rentré dans le module 46 par l'entrée 440. Ensuite. le mélange traverse le filtre 461 au travers duquel il est aspiré par le ventilateur 462.

Les échangeurs 463 et 464 ont la même fonction, c'est-à-dire échanger de la chaleur entre le caloporteur et l'air mélangé. Cependant, l'échangeur 463 reçoit le caloporteur de la première 25 boucle secondaire 8, alors que l'échangeur 464 reçoit le caloporteur de la deuxième boucle secondaire 12 comme cela apparaîtra plus bas.

Ainsi, l'échangeur 463 refroidit l'air mélangé qui le traverse, alors que l'échangeur 464 le réchauffe. Il est donc possible au moyen des première et deuxième boucles secondaires 8 et 30 12 de régler précisément la température de l'air qui sort du module 46. L'utilisation des échangeurs froid et chaud en série permet aussi d'assurer une déshumidification de l'air pour réduire les risques d'embuage.10 Les panneaux 465 et 466 permettent de distribuer l'air mélangé à température voulue vers divers endroits, par exemple respectivement vers le pare-br-.se pour le dégivrage ou "désembuage", vers le plafond de l'habitacle et/ou vers le milieu de l'habitacle.

La première boucle secondaire 8 est également reliée à une quatrième branche 8d, qui est reliée à un compartiment batteries ou à d'autres organes de la chaine de traction pouvant nécessiter une régulation thermique. Le compartiment batteries peut se trouver indifféremment à l'arrière du véhicule, sous le plancher ou à proximité du moteur.

Le caloporteur circulant de la quatrième branche 8d est alors au contact des accumulateurs présents dans le compartiment de batterie 48 pour les refroidir. Cette batterie est un organe de la chaîne de traction dans le cas d'un moteur électrique.

En sortie, les quatre branches 8a, 8b, 8c et 8d sont reliées à une pompe 50 qui assure la circulation du caloporteur dans la première boucle secondaire 8 et renvoie celui-ci dans l'unité d'évaporation 6. La pompe 50 peut être disposée dans le système 20 pour assurer la compacité du dispositif.

La figure 9 représente une variante de la première boucle secondaire de la figure 8. Dans cette variante, la première boucle secondaire 8 comporte en outre une cinquième branche 8e en dérivation.

La cinquième branche 8e est reliée à la première boucle secondaire 8 par une vanne de distribution 52. La vanne 52 permet de dévier une partie du caloporteur de la boucle 8 en sortie de l'unité d'évaporation 6 pour la diriger vers une unité de stockage de froid 54.

L'unité de stockage de froid 54 est disposée dans le système 20 pour permettre de stocker du froid lorsque cela est possible, et pour permettre sa redistribution au caloporteur circulant dans la première boucle 8 lorsque cela est nécessaire. L'unité de stockage de froid peut comprendre un échangeur comprenant un matériau à changement de phase, un circuit de circulation pour le caloporteur, un ensemble d'ailettes assurant un bon échange thermique entre le circuit du caloporteur et le matériau à changement de phase, et une enveloppe assurant le confinement thermique et l'étanchéité du stockage.30 La figure 10 représente un premier mode de réalisation de la deuxième boucle secondaire 12. Comme on peut le voir sur cette figure, cette boucle 12 part de l'unité de refroidissement 10 dans le système de chauffage et/ou climatisation 20, et rejoint d'abord l'habitacle, puis la face avant du véhicule. La vanne 71 permet de contourner l'habitacle pour ramener le caloporteur qui sort de l'unité de refroidissement directement vers la face avant du véhicule.

Dans l'habitacle du véhicule, la deuxième boucle secondaire 12 est distribuée dans des branches 12a, 12b, 12e, et 12d qui sont les homologues des boucles 8a, 8b, 8c et 8d. Ces branches sont contrôlées par des vannes 60, et permettent de réchauffer l'air dans les modules 42.44 et le compartiment de batteries 48 comme cela a été mentionné plus haut.

La différence entre les branches 12a, 12b, 12c, et 12d et les branches 8a, 8b, 8c et 8d, est que 15 le caloporteur circule ici dans l'échangeur 444, respectivement 464 des modules 44 et 46, et dans les parties spécifiques du module 42 et dans le compartiment batteries 48.

On comprendra donc que les branches 8a, 8b, 8c et 8d assurent le refroidissement du module de régulation thermique de siège 42, les modules d'aération 44 et 46 et le compartiment 20 batteries 48 alors que les branches 12a, 12b, 12c et 12d raccordées à l'unité de refroidissement 10 assurent l'apport du chauffage aux mêmes éléments ci-dessus.

En sortie des branches 12a. 12b, 12e, et 12d, le caloporteur est dirigé vers une pompe 62 qui assure la circulation du caloporteur dans la deuxième boucle secondaire 12. 25 A la sortie de la pompe 62, le caloporteur est dirigé dans un échangeur de chaleur 64. Dans l'échangeur 64, le caloporteur de la deuxième boucle secondaire 12 échange de la chaleur avec des éléments de la face avant du véhicule à très haute température, notamment dans la chaîne de traction. Cet échangeur 64 peut se matérialiser par l'intermédiaire du bloc et de la 30 culasse du moteur à combustion interne qui forme un organe de la chaîne de traction. Cet échangeur peut aussi être un échangeur air/fluide caloporteur utilisé dans le cadre du refroidissement des gaz d'échappement avant introduction dans l'admission du moteur (EGR pour Exhaust Gaz Recirculation) qui forme lui aussi un organe de la chaîne de traction. Cet échangeur 64 est aussi un échangeur fluide/fluide qui échange entre le fluide caloporteur et10 l'huile du moteur ou l'huile de la transmission qui forme un autre organe de la chaîne de traction. Le caloporteur permet de refroidir ces organes de la chaîne de traction soit simplement par circulation dans la deuxième boucle 12 sans que le caloporteur ne traverse l'échangeur de face avant 68 qui échange avec l'air extérieur, soit en traversant cet échangeur de face avant de sorte à refroidir encore plus ces organes de la chaîne de traction si nécessaire.

En sortie de l'échangeur 64, une vanne de distribution 66 renvoie une partie du caloporteur dans l'unité de refroidissement 10. L'autre partie du fluide caloporteur est envoyée dans un échangeur de chaleur 68 dans lequel le caloporteur échange de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule.

En sortie de l'échangeur 68 le fluide caloporteur est renvoyé vers la pompe 62.

Ce mode de réalisation est particulièrement adapté aux véhicules à moteur à combustion interne communs de nos jours. Pour cela, l'échangeur 64 est adapté pour assurer le refroidissement du bloc moteur comme expliqué ci-dessus.

La figure 11 représente un autre mode de réalisation de la deuxième boucle secondaire 12, adaptée cette fois aux véhicules hybrides et électriques. Dans ce mode de réalisation, l'échangeur 64 est remplacé par un échangeur référencé 74.

L'architecture du circuit est similaire, mais l'échangeur 64 qui assure le refroidissement du bloc moteur dans le cas d'un véhicule thermique ou micro-hybride est remplacé par un ou plusieurs échangeurs de chaleur 74 qui assurent le refroidissement des composants électrotechniques (moteur, inverter) dans le cas d'un véhicule électrique. Le moteur électrique et le système qui relie la batterie au moteur électrique (inverter en anglais) sont des organes de la chaîne de traction du véhicule.

La figure 12 représente un premier mode de réalisation de la troisième boucle secondaire 16.

Cette boucle 16 part de l'unité réversible 14 dans le système de chauffage et/ou climatisation 20, et rejoint la face avant du véhicule.

Dans ce mode de réalisation, l'unité réversible 14 comporte deux un premier échangeur 14a et un second échangeur 14b. Les sorties de ces deux échangeurs sont couplées en entrée d'un échangeur de chaleur 80 dans la face avant du véhicule.

L'échangeur de chaleur 80 échange de la chaleur entre le caloporteur et de l'air extérieur au véhicule. Cet échangeur 80 comporte une passe d'échange de chaleur qui communique avec un circuit intermédiaire relié avec un échangeur de chaleur 82.

L'échangeur de chaleur 82 est par exemple un refroidisseur d'air sur-alimenté ou tous éléments de la chaîne de traction qui peut être refroidi par la caloporteur quand celui-ci est à température intermédiaire, c'est-à-dire de l'ordre de 60°C. Le refroidisseur d'air sur-alimenté est un organe de la chaîne de traction.

En sortie de l'échangeur de chaleur 80, le caloporteur est envoyé dans une pompe 84 qui assure la circulation du caloporteur dans la deuxième boucle secondaire 12. A la sortie de la pompe 84, une vanne de distribution 86 distribue le caloporteur d'une part vers l'entrée de l'échangeur 14a. et/ou d'autre part vers un échangeur de chaleur 88.

L'échangeur 88 échange de la chaleur entre le caloporteur et de l'air extérieur au véhicule. Cet échangeur de chaleur 88 est particulièrement adapté pour échanger de la chaleur entre le caloporteur à une température relativement basse proche de la température ambiante et de l'air ambiant.

En sortie de l'échangeur 88, le caloporteur est dirigé vers l'échangeur 14b pour fermer la troisième boucle secondaire 16.

L'ensemble des éléments liant l'échangeur 14a, l'échangeur 80, l'échangeur 82, la pompe 84 et la vanne 86 forme une sous-boucle secondaire 16a.

L'ensemble des éléments liant l'échangeur 14a, l'échangeur 80, l'échangeur 82. la pompe 84,; la vanne 86 et l'échangeur 88 forme une sous-boucle secondaire 16b.

La structure de la troisième boucle secondaire 16 avec les sous-boucles 16a et 16b décrites ci-dessus est particulièrement adaptée au refroidissement à deux étages de l'unité réversible 14 comme décrit avec les modes de réalisation décrits plus haut.

La figure 13 représente un autre mode de réalisation de la troisième boucle secondaire 16. dans laquelle une vanne de distribution 90 supplémentaire est disposée entre la vanne de distribution 86 et l'échangeur air/fluide 88 disposé en face avant du véhicule.

La vanne de distribution 90 peut être commandée pour diriger une partie du caloporteur issu de la vanne 86 vers l'échangeur 88, et une autre partie du caloporteur vers une sous-boucle 16c.

La sous-boucle 16c comporte un ensemble d'éléments d'échange de chaleur récupérateur d'énergie 92 qui dirige le caloporteur dans l'habitacle et le compartiment moteur pour échanger de la chaleur avec l'air de l'habitacle et/ou les batteries et/ou des éléments électroniques.

Cet échange permet de récupérer une partie de la chaleur perdue au sein du véhicule pour la valoriser comme source thermique au sein de l'unité réversible 14 spécifiquement en mode pompe à chaleur. En effet. le niveau de performance de système 20 quand il fonctionne en pompe à chaleur est augmenté si il est possible de réchauffer 1c réfrigérant quand il circule dans le deuxième échangeur 14a de l'unité réversible 14. Ainsi, l'échangeur récupérateur d'énergie 92 se matérialise par une radiateur air/caloporteur qui échange entre l'air de l'habitacle et le fluide caloporteur juste avant d'être expulsé de l'habitacle du véhicule. Cette solution prévient aussi la formation de gel sur l'échangeur 88 placé en face avant.

La figure 14 montre encore un autre mode de réalisation de la troisième boucle secondaire 16 qui comporte alors en outre une autre sous-boucle 16d.

Comme cela peut être vu sur la figure 14, la troisième boucle secondaire 16 reçoit une vanne de distribution 94 supplémentaire disposée entre la sortie de l'échangeur 88 et l'entrée de l'échangeur 14b, après le piquage de retour de l'échangeur récupérateur d'énergie 92. La vanne 94 permet de dériver une partie du caloporteur retournant vers l'échangeur 14b et de le diriger vers un élément de stockage 96 qui est agencé dans le système 20.

L'élément de stockage 96 est réalisé de manière homologue à l'élément de stockage 54. sauf qu'il stocke de la chaleur de l'ordre de 40°C, alors que l'élément de stockage 54 stocke du froid de l'ordre de 5°C. En sortie de l'élément de stockage 96, le caloporteur est réuni avec la sortie de la vanne 94 qui est reliée à l'échangeur de chaleur 14b pour fermer la troisième boucle secondaire 16.

La figure 15 montre une variante simplifiée de la troisième boucle secondaire 16. Dans cette 10 variante, particulièrement adaptée aux véhicules hybrides et aux véhicules à moteur électrique, l'unité réversible 14 est réalisée en un seul et unique échangeur de chaleur.

Dans ces véhicules, le moteur chauffe moins, et la sous-boucle 16a peut être supprimée. Il ne reste donc plus que l'échangeur 88, la vanne 90, la pompe 86, l'échangeur récupérateur 15 d'énergie 92, la vanne 94 et l'élément de stockage 96.

La description qui précède a été réalisée en visant des modes de réalisation particuliers. Elle ne saurait être néanmoins interprétée de manière limitative, et l'homme du métier saura ajuster certains des éléments décrits pour les adapter à des situations particulières. Plus spécifiquement. toutes les combinaisons possibles des modes de réalisation entre eux n'ont pas été décrites par souci de simplicité.

Cependant, l'homme du métier saura combiner ces modes de réalisation entre eux partout où 25 cela serait possible. 20

Claims (17)

1. Revendications1. Dispositif de chauffage et/ou climatisation (20) pour véhicule automobile, comprenant un circuit de réfrigérant (4) dans lequel un réfrigérant circule entre trois unités distinctes (6), (10), (14) qui échangent de la chaleur avec des boucles secondaires respectives (8), (12), (16), dans lequel : - une unité d'évaporation (6) est dédiée à l'évaporation du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans un mode climatisation, une unité de refroidissement (10) est dédiée au refroidissement du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans un mode chauffage, - une unité réversible (14) est dédiée à l'évaporation du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans le mode chauffage, et est dédiée au refroidissement du réfrigérant quand le dispositif fonctionne dans le mode climatisation, et une des boucles secondaires est reliée à un échangeur qui échange thermiquement avec un organe de la chaîne de traction du véhicule.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réfrigérant circule dans le circuit de réfrigérant (4) dans une seule direction, aussi bien dans le mode climatisation que dans le mode chauffage.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une première boucle secondaire (8) reliée à l'unité d'évaporation (6) transporte de la chaleur à au moins un élément parmi le groupe comprenant un module de régulation thermique de siège (42), un module d'aération passager (44), un module d'aération de console (46) et un compartiment batterie (48).
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première boucle secondaire (8) comporte au moins une branche (8a, 8b, 8c) pour chaque élément avec lequel elle échange, et une vanne (40) à l'entrée de chaque branche.
5. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première boucle secondaire (8) comporte en outre une vanne de distribution (52) pour diriger une partie 2730d'un caloporteur circulant dans ladite boucle secondaire vers une branche (8e) supplémentaire comportant un élément de stockage de froid (54).
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une deuxième boucle secondaire (12) reliée à l'unité de refroidissement (10) comporte une vanne de distribution (66) pour diriger une partie d'un caloporteur circulant dans ladite boucle secondaire vers un échangeur de chaleur (68) à air/caloporteur disposé dans la face avant du véhicule, qui échange de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce la deuxième boucle secondaire (12) comporte en outre une deuxième vanne de distribution (70) pour diriger une partie du caloporteur issu de l'échangeur de chaleur à air (68) vers l'échangeur qui échange thermiquement avec un organe de la chaîne de traction du véhicule.
8. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la deuxième boucle secondaire 12 comporte une vanne (71) placée en sortie de l'unité de refroidissement qui permet de rediriger le caloporteur vers l'échangeur (68) en disposé en face avant du véhicule.
9. 9. Dispositif selon la revendication 6 à 8, caractérisée en ce que la deuxième boucle secondaire (12) comporte des branches (12a 12b, 12c, 12d) qui amène de la chaleur à au moins un des éléments parmi le groupe comprenant un module de régulation thermique de siège (42), un module d'aération passager (44), un module d'aération de console (46) et un compartiment batterie (48).
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de la chaîne de traction est un organe de la chaîne de traction (64) d'un moteur à combustion interne.
11. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel l'échangeur qui échange thermiquement avec un organe de la chaîne de traction d'un moteur à combustioninterne est un échangeur qui échange avec le moteur à combustion interne ou un échangeur air/fluide caloporteur utilisé pour refroidir les gaz d'échappement du moteur à combustion interne ou une échangeur air/fluide calorporteur utilisé comme refroidisseur d'air sur-alimenté ou un échangeur fluide/fluide caloporteur qui échange entre le caloporteur et l'huile du moteur ou l'huile de la transmission.
12. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe de la chaîne de traction est un organe de la ciaîne de traction (70) d'un moteur électrique.
13. 13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel l'échangeur qui échange thermiquement avec un organe de la chaîne de traction d'un moteur électrique est un échangeur qui échange avec un compartiment de batteries (48) ou avec le moteur électrique ou avec un système qui relie la batterie au moteur électrique.
14. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce quune troisième boucle secondaire (16) reliée à l'unité réversible (14) comporte au moins une première (16a) sous-boucle reliée à un premier (14b) échangeurs de l'unité réversible (14). 20
15. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la troisième boucle secondaire (16) comporte une deuxième sous-boucle (16b) qui relie un deuxième échangeur (14a) de l'unité réversible avec un refroidisseur d'air de suralimentation (82) et avec un échangeur de chaleur à air (80) disposé dans la face avant du véhicule 25 qui échange de la chaleur avec de l'air extérieur au véhicule.
16. 16. Dispositif selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que la troisième boucle secondaire (16) comporte une troisième sous-boucle (16c) qui met en relation la troisième boucle secondaire (16) avec un échangeur récupérateur d'énergie (92).
17. 17. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que la troisième boucle secondaire (16) comporte une quatrième sous-boucle (16d) qui permet au 15 30caloporteur présent dans la troisième boucle secondaire d'échanger thermiquement avec un élément de stockage de chaleur (96).