FR3080572A1 - Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile - Google Patents

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Mohamed Yahia
Moussa Nacer-Bey
Pascal Guigou
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

L'invention concerne un système (1) de traitement thermique destiné à un véhicule automobile, comprenant au moins un circuit (20) de fluide réfrigérant, et au moins une boucle (10) de circulation d'un fluide caloporteur, la boucle (10) comprenant au moins un organe (120) de mise en circulation du fluide caloporteur, et au moins un radiateur (130) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre un flux d'air extérieur (FA1) à un habitacle du véhicule et le fluide caloporteur, le système (1) de traitement thermique comprenant au moins un échangeur de chaleur (260) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit (20) et le fluide caloporteur circulant dans la boucle (10), caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (260) est disposé entre l'organe (120) de mise en circulation du fluide caloporteur et le radiateur (130).

Description

La présente invention se rapporte au domaine des boucles de fluide caloporteur fonctionnant avec un circuit de fluide réfrigérant. L’invention a pour objet un système de traitement thermique comprenant au moins une boucle de fluide caloporteur et un circuit de fluide réfrigérant.
Un circuit de fluide réfrigérant est généralement associé à une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un habitacle de véhicule pour traiter thermiquement un flux d’air se dirigeant vers l’habitacle. En effet, un tel circuit permet à l’aide des changements d’état du fluide réfrigérant de chauffer et/ou de refroidir le flux d’air envoyé à l’intérieur de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.
D’autre part, un circuit de fluide caloporteur est généralement associé à au moins un des éléments de la chaîne de traction du véhicule à refroidir. Pour cela, le fluide caloporteur, étant de nature différente du fluide réfrigérant, nécessite d’être refroidi pour être en mesure de traiter thermiquement la chaîne de traction. A cet effet, le fluide caloporteur est généralement refroidi par un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
Il est également connu de refroidir le fluide caloporteur qui circule dans cette chaîne de traction du véhicule en utilisant le circuit de fluide réfrigérant évoqué ci-dessus. Dans un tel cas, un échangeur de calories est disposé à l’interface entre le circuit de fluide caloporteur et le circuit de fluide réfrigérant. Cet échangeur de calories est installé en série avec les autres organes qui composent le circuit de fluide réfrigérant.
Ces systèmes de refroidissement peuvent par exemple être intégrés sur des véhicules dont la chaîne de traction est électrique, c’est-à-dire qu’elle comporte au moins un moteur fonctionnant au moins partiellement à l’énergie électrique et commandé par un boîtier électronique de commande. De plus, ces moteurs électriques sont couramment alimentés électriquement par un ou plusieurs dispositifs de stockage électrique embarqués sur le véhicule. L’ensemble de ces éléments supporte mal les changements de températures trop importants et il convient donc de les refroidir. On comprend alors que les véhicules hybrides ou électriques nécessitent des systèmes de refroidissement de plus en plus performants.
Ces systèmes de refroidissement sont le plus souvent agencés au moins en partie en face avant des véhicules. Plus exactement, ces systèmes de refroidissement comprennent classiquement plusieurs échangeurs thermiques qui sont agencés au niveau de ces faces avant. L’espace disponible au niveau de ces faces avant étant de plus en plus limité, les constructeurs automobiles cherchent aujourd’hui des solutions pour améliorer le rendement des systèmes de refroidissement et ainsi pouvoir diminuer les dimensions des échangeurs thermiques destinés à être installés en face avant.
Un objet de la présente invention concerne ainsi un système de traitement thermique destiné à un véhicule automobile, comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et au moins une boucle de circulation d’un fluide caloporteur, la boucle comprenant au moins un organe de mise en circulation du fluide caloporteur et au moins un radiateur configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule et le fluide caloporteur, le système de traitement thermique comprenant au moins un échangeur de chaleur configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit et le fluide caloporteur circulant dans la boucle. Selon l’invention, l’échangeur de chaleur est disposé entre l’organe de mise en circulation du fluide caloporteur et le radiateur.
Autrement dit, cet échangeur de chaleur est agencé en amont, notamment directement en amont, du radiateur selon un sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle. Avantageusement, cet échangeur de chaleur permet d’opérer un transfert de calories entre la boucle dans laquelle circule le fluide caloporteur et le circuit dans lequel circule le fluide réfrigérant. La position de cet échangeur de chaleur permet ainsi de réaliser un pré-conditionnement du fluide réfrigérant de sorte que le rendement thermique du circuit dans lequel circule ce fluide réfrigérant est amélioré.
Par exemple, la boucle est destinée au traitement thermique d’au moins un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule et le circuit est destiné au traitement thermique d’un habitacle du véhicule et/ou d’un dispositif de stockage électrique, ce dispositif de stockage électrique étant configuré pour alimenter électriquement au moins un élément de la chaîne de traction électrique du véhicule.
Selon une caractéristique de la présente invention, le circuit est un circuit fermé qui comprend au moins une branche principale sur laquelle sont agencés au moins un dispositif de compression, un premier échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant, au moins un deuxième échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre un flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant, et au moins deux organes de détente, au moins l’un de ces organes de détente étant agencé entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique.
Tel qu’évoqué ci-dessus, l’échangeur de chaleur agencé sur la boucle de circulation du fluide caloporteur permet de réaliser un échange de chaleur entre le fluide caloporteur circulant dans la boucle et le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de sorte à préconditionner le fluide réfrigérant. Ce pré-conditionnement permet avantageusement d’améliorer le rendement thermique du circuit dans lequel circule ce fluide réfrigérant. .
Le circuit du système de traitement thermique selon l’invention est configuré pour fonctionner alternativement en mode pompe à chaleur, c’est-à-dire qu’il est alors configuré pour réchauffer le flux d’air intérieur avant de l’envoyer dans l’habitacle, ou en mode climatisation, c’est-à-dire qu’il est alors configuré pour refroidir le flux d’air intérieur avant de l’envoyer dans l’habitacle. On comprend qu’en fonction du mode dans lequel fonctionne le circuit du système de traitement thermique, seul l’un de ces organes de détente opère une détente du fluide réfrigérant tandis que l’autre peut par exemple agir comme une vanne d’arrêt qui empêche le fluide réfrigérant d’emprunter certaines portions du circuit, ou au contraire comme une conduite classique, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant passe alors à travers cet autre organe de détente sans subir de modification de pression. De la même manière, selon le mode de fonctionnement du circuit du système de traitement thermique selon l’invention, le premier échangeur thermique est configuré pour fonctionner comme un condenseur ou comme un évaporateur, vis-à-vis du fluide réfrigérant. Le deuxième échangeur thermique est quant à lui configuré pour fonctionner comme un évaporateur.
Selon l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend en outre une branche secondaire qui comprend au moins un organe de détente secondaire et un échangeur thermique secondaire couplé thermiquement au dispositif de stockage électrique du véhicule, l’échangeur thermique secondaire étant disposé en parallèle du deuxième échangeur thermique.
Le terme « secondaire » est ici associé à la localisation des éléments dits « secondaires », c’est-à-dire lié au fait que ces éléments sont agencés sur la branche secondaire du circuit. Le circuit comprend alors un point de divergence entre la branche secondaire et la branche principale positionné entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique et un point de convergence entre cette branche secondaire et cette branche principale positionné entre le deuxième échangeur thermique et le dispositif de compression.
On entend par «couplé thermiquement» le fait que l’échangeur thermique secondaire est configuré pour permettre un refroidissement direct ou indirect du dispositif de stockage électrique. Par exemple, l’échangeur thermique secondaire peut être configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le dispositif de stockage électrique, ce dernier étant alors agencé au contact de cet échangeur thermique secondaire. Alternativement, cet échangeur thermique secondaire peut être agencé sur une deuxième boucle de circulation de fluide caloporteur, cette deuxième boucle comprenant alors au moins un moyen de mise en circulation du fluide caloporteur, un moyen de traitement thermique du dispositif de stockage électrique et l’échangeur thermique secondaire qui est alors configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant du circuit et le fluide caloporteur de la deuxième boucle. Avantageusement, cette deuxième boucle peut également comprendre un radiateur secondaire configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air extérieur et le fluide caloporteur.
Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, un premier organe de détente est agencé entre le dispositif de compression et le premier échangeur thermique et un deuxième organe de détente est agencé entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique.
Selon ce premier mode de réalisation, l’échangeur de chaleur est agencé entre le premier organe de détente et le premier échangeur thermique. Autrement dit, l’échangeur de chaleur est agencé en amont du premier échangeur thermique selon un sens de circulation du fluide réfrigérant dans le circuit.
Toujours selon ce premier mode de réalisation, la branche principale du circuit de fluide réfrigérant comprend un troisième échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant, ce troisième échangeur thermique étant agencé entre le dispositif de compression et le premier organe de détente. Selon une caractéristique de ce premier mode de réalisation, le troisième échangeur thermique est situé dans une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation qui fonctionne en coopération avec le système de traitement thermique. Cette installation de ventilation de chauffage et/ou de climatisation comprend avantageusement un dispositif d’obturation configuré pour autoriser ou non le passage du flux d’air intérieur à travers le troisième échangeur thermique. En d’autres termes, ce dispositif d’obturation peut prendre une première position ouverte dans laquelle il autorise le flux d’air intérieur à traverser le troisième échangeur thermique et une deuxième position fermée dans laquelle il interdit le passage de ce flux d’air intérieur à travers ce troisième échangeur thermique. Ce troisième échangeur thermique est avantageusement configuré pour fonctionner comme condenseur vis à vis du fluide réfrigérant.
Avantageusement, l’échangeur de chaleur selon ce premier mode de réalisation est utilisé pour pré-condenser le fluide réfrigérant lorsque le circuit du système de traitement thermique fonctionne en mode climatisation et pour pré-évaporer ce fluide réfrigérant lorsque le circuit du système de traitement thermique fonctionne en mode pompe à chaleur. En d’autres termes, lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation, le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur de chaleur cède des calories au fluide caloporteur et lorsque le circuit fonctionne en mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur de chaleur capte des calories du fluide caloporteur. Tel que précédemment évoqué, le rendement du circuit est amélioré que celui-ci fonctionne en mode climatisation ou en mode pompe à chaleur. Avantageusement, cela peut permettre de réduire les dimensions du premier échangeur thermique agencé sur ce circuit.
Selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, la branche principale du circuit comprend un premier organe de détente agencé entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique et un deuxième organe de détente agencé entre le premier organe de détente et le deuxième échangeur thermique. De façon plus générale, le premier organe de détente et le deuxième organe de détente portés par la branche principale du circuit sont tous deux agencés entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique. Avantageusement, le premier organe de détente est alors configuré pour autoriser le passage du fluide réfrigérant selon deux sens de circulation opposés.
Selon une caractéristique de ce deuxième mode de réalisation, le circuit comprend une branche de dérivation qui diverge de la branche principale an aval du dispositif de compression selon un sens de circulation du fluide réfrigérant dans la branche principale, la branche de dérivation présentant un point de convergence avec cette branche principale en amont du premier organe de détente, cette branche de dérivation étant porteuse d’au moins un troisième échangeur thermique configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air intérieur et le fluide réfrigérant. Autrement dit, cette branche de dérivation s’étend entre le dispositif de compression et le premier organe de détente et en parallèle de la branche principale. Selon cette caractéristique du deuxième mode de réalisation de la présente invention, la branche principale comprend au moins un premier organe de régulation du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de compression et le premier échangeur thermique, et la branche de dérivation comprend au moins un deuxième organe de régulation du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de compression et le troisième échangeur thermique. Selon ce deuxième mode de réalisation, le troisième échangeur thermique fonctionne également comme un condenseur vis-à-vis du fluide réfrigérant.
On comprend que ces organes de régulation du débit de fluide réfrigérant permettent de diriger le fluide réfrigérant vers la branche principale ou vers la branche de dérivation en autorisant et en interdisant la circulation de ce fluide réfrigérant dans l’une ou l’autre de ces branches. En d’autres termes, cette branche de dérivation associée aux organes de régulation du débit de fluide réfrigérant permet de contourner le deuxième échangeur thermique. Ce contournement permet, entre autres, au système de traitement thermique d’envoyer, alternativement, un flux d’air chaud ou un flux d’air froid dans l’habitacle du véhicule. Autrement dit, cette branche de dérivation permet d’une part au système de traitement thermique de fonctionner alternativement en mode pompe à chaleur ou en mode climatisation en fonction de la demande des occupants de l’habitacle du véhicule sur lequel est intégré ce système et d’autre part d’éviter que lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation le fluide réfrigérant ne passe inutilement dans le troisième échangeur thermique, ce qui entraînerait une perte de charge de ce fluide réfrigérant. Par exemple les organes de régulation du débit de fluide réfrigérant peuvent être des vannes.
Selon le deuxième mode de réalisation, le premier échangeur thermique est agencé entre le premier organe de détente et l’échangeur de chaleur.
Avantageusement, l’échangeur de chaleur selon ce deuxième mode de réalisation est utilisé pour pré-condenser le fluide réfrigérant lorsque le circuit du système de traitement thermique fonctionne en mode climatisation. En d’autres termes, lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation, le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur de chaleur cède des calories au fluide caloporteur. Ainsi, le rendement du premier échangeur thermique est amélioré lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation.
Lorsque le circuit selon ce deuxième mode de réalisation fonctionne en mode pompe à chaleur, cet échangeur de chaleur est utilisé pour post-évaporer le fluide réfrigérant. En d’autres termes, lorsque le circuit selon le deuxième mode de réalisation fonctionne en mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant rejoint cet échangeur de chaleur après avoir subi une évaporation lors de son passage dans le premier échangeur thermique. Avantageusement, un échange de chaleur peut alors avoir lieu dans cet échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant du circuit et le fluide caloporteur de la boucle de sorte que le fluide réfrigérant capte des calories transportées par le fluide caloporteur et continue son évaporation entamée par son passage dans le premier échangeur thermique. Cela permet d’assurer que la totalité, ou la quasi-totalité de ce fluide réfrigérant rejoint le dispositif de compression à l’état gazeux.
Selon l’un ou l’autre de ces modes de réalisation, la boucle de circulation du fluide caloporteur comprend en outre au moins un organe de traitement thermique d’au moins un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule. On entend par « organe de traitement thermique » un organe configuré pour mettre en œuvre un échange de calories entre le fluide caloporteur qui circule dans cet organe et l’au moins un élément de la chaîne de traction électrique du véhicule qui est alors agencé au contact, ou à tout le moins thermiquement couplé à, cet organe de traitement thermique. Par exemple cet élément de la chaîne de traction électrique du véhicule peut être un moteur électrique et/ou un module de commande de ce moteur électrique.
Selon l’invention, le système de traitement thermique peut en outre comprendre un échangeur thermique interne agencé entre une première portion et une deuxième portion de la branche principale du circuit de fluide réfrigérant, cette première portion et cette deuxième portion étant séparées l’une de l’autre par au moins un organe de détente. En d’autres termes, on comprend que le fluide réfrigérant est sous haute pression et haute température dans la première portion et sous basse pression et basse température dans la deuxième portion. Avantageusement, cet échangeur thermique interne permet d’une part de réchauffer le fluide réfrigérant en amont du dispositif de compression de sorte à ce que ce fluide réfrigérant soit exclusivement, ou quasiment exclusivement, sous forme gazeuse lorsqu’il rejoint une entrée du dispositif de compression et d’autre part de refroidir le fluide réfrigérant en amont de l’organe de détente de sorte à ce que la baisse de pression opérée par cet organe de détente soit facilitée.
Un objet de la présente invention concerne également un véhicule automobile comprenant au moins un système de traitement thermique selon l’un quelconque des modes de réalisation de la présente invention.
Avantageusement, ce véhicule comprend au moins un dispositif de régulation du flux d’air extérieur, ce flux d’air extérieur étant destiné à alimenter au moins le premier échangeur thermique. Par exemple, ce dispositif de régulation du flux d’air extérieur peut comprendre des volets mobiles agencés sur la face avant du véhicule, ces volets mobiles pouvant alors être orientés de sorte à ce qu’ils soient aptes à modifier le débit du flux d’air extérieur qui entre dans le compartiment avant du véhicule, en particulier dans les échangeurs de chaleur cités ci-dessus et disposés en face avant du véhicule. Par exemple, ce dispositif de régulation du flux d’air extérieur est agencé en amont du premier échangeur thermique selon un sens de déplacement du flux d’air extérieur qui entre dans la face avant du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air extérieur passe à travers ce dispositif de régulation avant de traverser le premier échangeur thermique, et le dispositif de régulation peut interrompre ou autoriser la circulation de ce flux d’air extérieur.
D’autres caractéristiques détails et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
-la figure 1 est une représentation schématique d’un système de traitement thermique selon un premier mode de réalisation de la présente invention, ce système de traitement thermique comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et une boucle de circulation d’un fluide caloporteur ;
-les figures 2 et 3 illustrent schématiquement deux exemples de fonctionnement du système de traitement thermique représenté sur la figure 1 dans lesquels le circuit de fluide réfrigérant de ce système de traitement thermique fonctionne en mode climatisation ;
-les figures 4 à 7 illustrent schématiquement le système de traitement thermique représenté sur la figure 1 selon quatre exemples de fonctionnement dans lesquels le circuit de ce système de traitement thermique fonctionne en mode pompe à chaleur ;
-la figure 8 est une représentation schématique du système de traitement thermique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ce système de traitement thermique comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et une boucle de circulation d’un fluide caloporteur ;
-les figures 9 et 10 illustrent schématiquement le système de traitement thermique représenté sur la figure 8 selon, respectivement, un premier exemple de fonctionnement dans lequel le circuit de ce système de traitement thermique fonctionne en mode climatisation et un deuxième exemple de fonctionnement dans lequel le circuit de ce système de traitement thermique fonctionne en mode pompe à chaleur.
La figure 1 illustre de façon schématique un système 1 de traitement thermique comprenant une boucle 10 de circulation d’un fluide caloporteur et un circuit 20 de fluide réfrigérant. Selon l’invention, la boucle 10 de fluide caloporteur est destinée au traitement thermique d’au moins un élément 101 d’une chaîne de traction électrique du véhicule et le circuit 20 de fluide réfrigérant est quant à lui destiné au traitement thermique d’un habitacle du véhicule et d’un dispositif de stockage électrique 223 du véhicule, ce dispositif de stockage électrique 223 étant configuré pour alimenter électriquement les éléments de la chaîne de traction électrique du véhicule. Dans la description qui va suivre les termes « amont », « aval », « entrée » et « sortie » se réfèrent à un sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle 10 ou du fluide réfrigérant dans une branche ou une conduite du circuit de fluide réfrigérant.
Le fluide caloporteur circulant dans la boucle 10 est destiné à refroidir au moins un élément 101 de la chaîne de traction du véhicule. Pour cela, la boucle 10 comprend au moins un organe de traitement thermique 110 dédié au refroidissement de l’élément 101 de la chaîne de traction. Cette chaîne de traction est par exemple une chaîne de traction électrique qui comprend au moins un moteur électrique d’entraînement du véhicule, une connectique électrique et un module électronique de pilotage, ces derniers formant un exemple de l’élément 101 qui est traité thermiquement par l’organe de traitement thermique 110. Avantageusement, la chaîne de traction est destinée à équiper un véhicule automobile, par exemple de type électrique ou hybride.
L’organe de traitement thermique 110 est, d’une part, agencé au plus près de l’élément 101 à refroidir, tel que par exemple le moteur électrique d’entrainement du véhicule, en formant par exemple un support pour celui-ci, et d’autre part configuré pour faire circuler le fluide caloporteur, en étant par exemple muni de tubes de circulation du fluide caloporteur.
H est à noter que la boucle 10 est également équipée d’un organe 120 de mise en circulation du fluide caloporteur configuré pour mettre en circulation ce fluide caloporteur au sein de cette boucle 10. Par exemple, cet organe 120 de mise en circulation du fluide caloporteur est une pompe. La boucle 10 peut également comprendre un radiateur 130 disposé en face avant du véhicule et configuré pour opérer un transfert thermique entre un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule et le fluide caloporteur de sorte à refroidir ce fluide caloporteur afin que celui-ci puisse capter des calories émises par l’élément 101 de la chaîne de traction thermiquement traité par la boucle 10 et ainsi refroidir cet élément 101 de la chaîne de traction.
Le circuit 20 comprend quant à lui un dispositif de compression 210 destiné à élever la pression du fluide réfrigérant, au moins un premier échangeur thermique 220 configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur, au moins deux organes de détente 230, 240 dont au moins un est destiné à diminuer la pression du fluide réfrigérant, et au moins un deuxième échangeur thermique 250 destiné à traiter thermiquement un flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant circule successivement au moins à travers les composants listés ci-dessus en formant un circuit fermé qui collabore avec une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de l’habitacle du véhicule.
Le premier échangeur thermique 220 est utilisable en tant que condenseur ou en tant qu’évaporateur. Ce premier échangeur thermique 220 est situé en face avant du véhicule automobile, de manière à être exposé au flux d’air extérieur. L’utilisation du premier échangeur thermique 220 en tant que condenseur ou évaporateur dépend du mode de fonctionnement du circuit 20, c’est-à-dire un mode pompe à chaleur ou un mode climatisation. L’état dans lequel se trouve le fluide réfrigérant qui circule dans ce premier échangeur thermique 220 est différent en fonction de ces modes. En effet, lorsque le circuit 20 fonctionne en mode pompe à chaleur, le premier échangeur thermique 220 fonctionne en tant qu’évaporateur, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant entre dans le premier échangeur thermique 220 à l’état diphasique, c’est-à-dire sous forme d’un mélange liquide/gaz, et en ressort à l’état presque gazeux, tandis que lorsque le circuit 20 fonctionne en mode climatisation, le premier échangeur thermique 220 fonctionne en tant que condenseur, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant entre dans ce premier échangeur thermique 220 à l’état gazeux et en ressort à l’état liquide. En d’autres termes, lorsque le circuit 20 fonctionne en mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant est configuré pour capter des calories du flux d’air extérieur qui traverse le premier échangeur thermique 220 tandis que lorsque le circuit 20 fonctionne en mode climatisation, le fluide réfrigérant est configuré pour céder des calories à ce flux d’air extérieur traversant ce premier échangeur thermique 220.
Avantageusement, le véhicule sur lequel est intégré le système 1 de traitement thermique selon l’invention comprend au moins un dispositif 700 de régulation du flux d’air extérieur. Par exemple, ce dispositif de régulation du flux d’air extérieur peut comprendre des volets mobiles 710 agencés sur la face avant du véhicule, ces volets mobiles 710 pouvant alors être orientés de sorte à ce qu’ils modifient le débit du flux d’air extérieur qui entre dans la face avant du véhicule. Selon les exemples illustrés ici, ce dispositif 700 de régulation du flux d’air extérieur est agencé en amont du premier échangeur thermique 220 selon un sens de déplacement du flux d’air extérieur qui entre dans la face avant du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air extérieur passe à travers ce dispositif 700 de régulation avant de traverser le premier échangeur thermique 220.
Selon un premier mode de réalisation par exemple illustré sur cette figure 1, un premier organe de détente 230 est agencé en amont du premier échangeur thermique 220 et un deuxième organe de détente 240 est quant à lui agencé en amont du deuxième échangeur thermique 250. En d’autres termes, le premier organe de détente 230 est agencé entre le dispositif de compression 210 et le premier échangeur thermique 220 et le deuxième organe de détente 240 est quant à lui agencé entre le premier échangeur thermique 220 et le deuxième échangeur thermique 250. On comprend que selon le mode de fonctionnement du circuit 20, seul l’un de ces deux organes de détente 230, 240 est configuré pour opérer une détente du fluide réfrigérant, c’est-à-dire pour diminuer sa pression. Tel que cela sera plus amplement détaillé ci-après, lorsque le circuit 20 est en mode pompe à chaleur, le premier organe de détente 230 est configuré pour opérer une détente du fluide réfrigérant, tandis que le deuxième organe de détente 240 agit comme une vanne d’arrêt et empêche le fluide réfrigérant de rejoindre le deuxième échangeur thermique 250. En revanche, lorsque le circuit 20 fonctionne en mode climatisation, le premier organe de détente 230 se comporte comme une conduite classique, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant passe à travers ce premier organe de détente sans subir de changement de pression et le deuxième organe de détente 240 est quant à lui configuré pour opérer une détente de ce fluide réfrigérant.
Les éléments évoqués ci-dessus sont tous agencés sur une branche principale 200 du circuit 20. Tel que représenté, cette branche principale 200 comprend en outre un dispositif d’accumulation 280 agencé entre le deuxième échangeur thermique 250 et le dispositif de compression 210.
On comprend donc que ce circuit est un circuit fermé. Ce dispositif d’accumulation 280 permet d’une part d’accumuler une phase liquide du fluide réfrigérant de manière à garantir que seule une phase gazeuse du fluide réfrigérant se dirige vers le dispositif de compression 210, et permet d’autre part de gérer la quantité de fluide réfrigérant circulant dans le circuit 20. On comprend alors que le dispositif d’accumulation 280 est situé directement en amont du dispositif de compression 210. En d’autres termes, selon le premier mode de réalisation illustré sur cette figure 1, le dispositif d’accumulation 280 est agencé entre le deuxième échangeur thermique 250 et le dispositif de compression 210 de sorte que le dispositif de compression 210 ne comprime que du fluide réfrigérant sous forme exclusivement gazeuse.
Selon l’invention, le système 1 de traitement thermique comprend un échangeur de chaleur 260 destiné à opérer un transfert thermique entre le fluide caloporteur de la boucle 10 et le fluide réfrigérant du circuit 20. On comprend que cet échangeur de chaleur 260 forme une interface entre le circuit 20 et la boucle 10 et que c’est par l’intermédiaire de cet échangeur de chaleur 260 que le circuit 20 coopère thermiquement avec la boucle 10.
Avantageusement, cet échangeur de chaleur 260 est agencé en amont du radiateur 130 de la boucle 10. Autrement dit, cette boucle 10 est fermée et comprend l’organe de mise en circulation 120, l’échangeur de chaleur 260, le radiateur 130 et l’organe 110 de traitement thermique.
Ainsi, cet échangeur de chaleur 260 est configuré pour mettre en œuvre un échange de calories entre le fluide caloporteur et le fluide réfrigérant. Il est à noter que les différents fluides circulant dans cet échangeur de chaleur 260 ne se mélangent pas et que l’échange de chaleur entre ces deux fluides se fait par conduction. En effet, l’échangeur de chaleur 260 comprend une première partie 261 dans laquelle le fluide réfrigérant est destiné à circuler et une deuxième partie 262 dans laquelle le fluide caloporteur est destiné à circuler, ces deux parties 261, 262 étant agencées de manière à ce qu’un échange de chaleur soit réalisé entre les deux fluides.
Selon le premier mode de réalisation de la présente invention, on remarque que dans le circuit 20, l’échangeur de chaleur 260 est disposé en amont du premier échangeur thermique 220, c’est-à-dire entre le premier organe de détente 230 et le premier échangeur thermique 220.
Tel que cela sera plus amplement détaillé ci-dessous, cet échangeur de chaleur 260 permet avantageusement de pré-conditionner le fluide réfrigérant avant que celui-ci ne passe dans le premier échangeur thermique 220. Ainsi, lorsque ce premier échangeur thermique 220 fonctionne comme un condenseur, c’est-à-dire lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation, l’échangeur de chaleur 260 permet de pré-condenser le fluide réfrigérant de sorte à améliorer le rendement thermique du premier échangeur thermique 220. De la même manière, lorsque le premier échangeur thermique 220 fonctionne comme un évaporateur, c’est-à-dire lorsque le circuit fonctionne en mode pompe à chaleur, l’échangeur de chaleur 260 est configuré pour pré-évaporer, c’est-à-dire réchauffer le fluide réfrigérant en amont de ce premier échangeur thermique 220, de sorte à améliorer le rendement de ce dernier.
On remarque également que, selon l’exemple illustré ici, la branche principale 200 du circuit 20 comprend un troisième échangeur thermique 270 agencé entre le dispositif de compression 210 et le premier organe de détente 230. Ce troisième échangeur thermique 270 est configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air intérieur et le fluide réfrigérant de sorte à réchauffer ce flux d’air intérieur avant qu’il ne soit envoyé dans l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce troisième échangeur thermique 270 se comporte comme un condenseur à l’égard du fluide réfrigérant, les calories déchargées dans le flux d’air intérieur étant exploitées pour chauffer l’habitacle. On comprend donc que ce troisième échangeur thermique 270 n’est utile que lorsque le circuit 20 fonctionne en mode pompe à chaleur, c’est-à-dire pour chauffer l’habitacle du véhicule.
Ce troisième échangeur thermique 270 est situé dans une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation qui fonctionne en coopération avec le système 1 de traitement thermique. Cette installation de ventilation de chauffage et/ou de climatisation comprend avantageusement un dispositif d’obturation - par exemple illustré sur les figures 2 à 7 - configuré pour autoriser ou non le passage du flux d’air intérieur à travers le troisième échangeur thermique 270. Par exemple, lorsque le circuit 20 est en mode pompe à chaleur, ce dispositif d’obturation prend une première position ouverte dans laquelle il autorise le flux d’air intérieur à traverser le troisième échangeur thermique 270 et lorsque le circuit 20 est en mode climatisation, ce dispositif d’obturation prend une deuxième position fermée dans laquelle il interdit le passage de ce flux d’air intérieur à travers ce troisième échangeur thermique 270.
Le deuxième échangeur thermique 250 est situé dans l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation et est configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air intérieur et le fluide réfrigérant. Plus précisément, le deuxième échangeur thermique 250 permet de refroidir ce flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle. En d’autres termes, et tel que cela sera plus amplement détaillé ci-après, ce deuxième échangeur thermique 250 se comporte comme un évaporateur à l’égard du fluide réfrigérant, le flux d’air intérieur déchargé d’une partie de ses calories après son passage dans ce deuxième échangeur thermique 250 étant exploité pour refroidir l’habitacle du véhicule.
Avantageusement, et comme cela est illustré sur la figure 1, le système 1 de traitement thermique est également équipé d’un échangeur thermique interne 290. Cet échangeur thermique interne 290 permet de récupérer des calories d’une portion du circuit 20 pour les échanger avec une autre portion de ce même circuit 20, de manière à réduire notamment la puissance consommée par le dispositif de compression 210.
Plus précisément, l’échangeur thermique interne 290 est disposé entre deux conduites ayant un différentiel de température entre eux. On distingue alors une conduite dite haute pression et haute température et une conduite dit basse pression et basse température. Ainsi, l’échangeur thermique interne 290 comprend une première partie 291 dans laquelle le fluide réfrigérant circule à basse pression et basse température et une deuxième partie 292 dans laquelle le fluide réfrigérant circule à une pression supérieure et une température supérieure. Le fluide réfrigérant à basse température étant plus froid que le fluide réfrigérant à pression supérieure, on comprend que l’échangeur thermique interne 290 autorise un échange de chaleur entre ses deux parties 291, 292 et donc entre les deux conduites sur lesquelles sont agencées ces parties 291, 292.
Selon l’exemple illustré, la première partie 291 de l’échangeur thermique interne 290 est disposée en amont du dispositif de compression 210 et la deuxième partie 292 de cet échangeur thermique interne 290 est quant à elle disposée en amont du deuxième organe de détente 240. Cet échangeur thermique interne 290 permet alors notamment de réchauffer le fluide réfrigérant en amont du dispositif de compression 210 de sorte que ce fluide réfrigérant arrive dans ce dispositif de compression 210 à l’état gazeux évitant ainsi d’endommager ce dispositif de compression 210.
Le circuit 20 comprend en outre une branche secondaire 201 qui diverge de la branche principale 200 en un point de divergence 211 situé en amont du deuxième organe de détente 240 et qui rejoint cette branche principale 200 en un point de convergence 212 situé en amont du dispositif d’accumulation 280. On comprend donc que l’échangeur thermique secondaire 222 est ainsi agencé au moins en parallèle du deuxième échangeur thermique 250. Cette branche secondaire 201 comprend un organe de détente secondaire 221 et un échangeur thermique secondaire 222 couplé thermiquement au dispositif de stockage électrique 223 du véhicule.
Selon l’exemple illustré ici, la boucle 10 de circulation de fluide caloporteur est une première boucle et le système 1 de traitement thermique comprend une deuxième boucle 300 de circulation d’un fluide caloporteur. Cette deuxième boucle 300 est destinée au traitement thermique du dispositif de stockage électrique 223 et comprend un moyen 301 de mise en circulation du fluide caloporteur, ce moyen 301 étant par exemple une pompe, un organe 302 de traitement thermique configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le dispositif de stockage électrique 223, l’échangeur thermique secondaire 222 configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant du circuit 20 et le fluide caloporteur de la deuxième boucle 300 et un radiateur secondaire 303 configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air extérieur et le fluide caloporteur de la deuxième boucle 300. On comprend que le dispositif de stockage électrique 223 est alors agencé à proximité, ou avantageusement en contact thermique, de l’organe de traitement thermique 302 et que ce dernier est configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur circulant dans la deuxième boucle 300 et ce dispositif de stockage électrique 223.
Selon un exemple non illustré ici, le dispositif de stockage électrique 223 pourrait être agencé directement au contact de l’échangeur thermique secondaire 222, ce dernier étant alors configuré pour mettre en œuvre un échange de calories entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit 20 et ce dispositif de stockage électrique 223.
On comprend que l’échangeur thermique secondaire 222 fonctionne de façon similaire à l’échangeur de chaleur 260, en ce sens qu’il est également configuré pour être traversé à la fois par le fluide réfrigérant du circuit 20 et par le fluide caloporteur de la deuxième boucle 300 de sorte que l’échange de calories puisse s’effectuer entre ces fluides. Ainsi, cet échangeur thermique secondaire 222 comprend une première partie 222’ dans laquelle le fluide réfrigérant est destiné à circuler et une deuxième partie 222” dans laquelle le fluide caloporteur est destiné à circuler, ces deux parties 222’, 222” étant agencées de manière à ce qu’un échange de chaleur soit réalisé entre les deux fluides. De même que précédemment, les différents fluides circulant dans l’échangeur thermique secondaire 222 ne se mélangent pas et l’échange de chaleur entre ces deux fluides se fait par conduction.
On comprend de ce qui précède que le circuit 20 comprend une pluralité de bifurcations 400, 410. Ainsi une première bifurcation 400 est située entre le troisième échangeur thermique 270 et le premier organe de détente 230. Tel que représenté, lorsque le fluide réfrigérant arrive au niveau de cette première bifurcation 400 il peut soit passer à travers le premier organe de détente 230, soit emprunter une première conduite 401 qui rejoint le point de divergence 211 au niveau duquel la branche principale 200 et la branche secondaire 201 divergent. Tel qu’illustré, cette première conduite 401 est équipée d’un premier moyen de régulation 402 du débit de fluide réfrigérant qui prend par exemple la forme d’une vanne configurée pour totalement autoriser ou interdire la circulation du fluide réfrigérant dans cette première conduite 401. Autrement dit, lorsque ce premier moyen de régulation 402 interdit le passage du fluide réfrigérant, ce dernier passe obligatoirement par le premier échangeur thermique 220 et lorsque ce premier moyen de régulation 402 autorise le passage du fluide réfrigérant, ce dernier peut passer par le premier échangeur thermique 220, par le deuxième échangeur thermique 250 et/ou par l’échangeur thermique secondaire 222. On remarque également que la deuxième partie 292 de l’échangeur thermique interne 290 est agencé entre ce premier moyen de régulation 402 du débit de fluide réfrigérant et le point de divergence 211.
Une deuxième bifurcation 410 est quant à elle située en aval du premier échangeur thermique 220. Tel qu’illustré, deux conduites 420, 430 divergent de la branche principale 200 au niveau de cette deuxième bifurcation 410, une deuxième conduite 420 étant équipée d’un deuxième moyen 421 de régulation du débit de fluide réfrigérant et une troisième conduite 430 étant porteuse d’un clapet anti-retour 431. Tel que précédemment, le deuxième moyen de régulation 421 est configuré pour autoriser et interdire la circulation de fluide réfrigérant dans la deuxième conduite 420 sur laquelle il est agencé. Le clapet anti-retour 431 permet quant à lui de maîtriser le sens de circulation du fluide réfrigérant dans la troisième conduite 430. Autrement dit, ce clapet anti-retour 431 est un moyen passif qui est configuré pour interdire la circulation de fluide réfrigérant selon un sens de circulation particulier tandis que le deuxième moyen de régulation 421 est un moyen actif qui permet d’interdire totalement la circulation de fluide réfrigérant dans la conduite concernée.
Tel qu’illustré, la deuxième conduite 420 s’étend entre la deuxième bifurcation 410 et le point de convergence 212 au niveau duquel la branche principale 200 et la branche secondaire 201 du circuit 20 se rejoignent. On comprend qu’en autorisant/interdisant la circulation du fluide réfrigérant dans cette deuxième conduite 420, le deuxième moyen 421 permet de diriger le fluide réfrigérant issu du premier échangeur thermique 220 directement vers le dispositif d’accumulation 280 et le dispositif de compression 210 de sorte à contourner le deuxième organe de détente 240 et le deuxième échangeur thermique 250. Ainsi, ce deuxième moyen 421 ne peut être ouvert que lorsque le premier échangeur thermique 220 fonctionne comme un évaporateur.
La troisième conduite 430 s’étend quant à elle depuis la deuxième bifurcation 410 et rejoint la première conduite 401 en aval du premier moyen de régulation 402 du débit de fluide réfrigérant. Selon l’invention, le clapet anti-retour 431 est alors configuré pour autoriser le fluide réfrigérant qui circule dans la troisième conduite 430 à rejoindre le deuxième organe de détente 240 et donc le deuxième échangeur thermique 250 et pour empêcher le fluide réfrigérant qui circule dans la première conduite 401 de rejoindre le dispositif d’accumulation 280.
Nous allons maintenant décrire plus en détails différents exemples de fonctionnement du système 1 de traitement thermique selon le premier mode de réalisation de la présente invention en référence aux figures 2 à 7. Sur ces figures 2 à 7, les traits pleins représentent des conduites du système 1 de traitement thermique dans lesquelles le fluide réfrigérant ou le fluide caloporteur circule tandis que les traits pointillés représentent des conduites du système 1 dans lesquelles ni le fluide réfrigérant ni le fluide caloporteur ne peuvent circuler. Sur ces figures 2 à 7, les traits les plus épais représentent des conduites du circuit 20 dans lesquelles le fluide réfrigérant circule à haute pression et les traits les plus fins représentent des conduites du circuit 20 dans lesquelles le fluide réfrigérant circule à basse pression.
Ces figures 2 à 7 illustrent de plus le flux d’air extérieur FAI, le flux d’air intérieur FA2, un sens SI de circulation du fluide réfrigérant dans la branche principale 200 du circuit 20, un sens S2 de circulation du fluide caloporteur dans la première boucle 10 et un sens S3 de circulation du fluide réfrigérant dans la branche secondaire 201 du circuit 20.
Fa figure 2 illustre ainsi un premier exemple de fonctionnement du système 1 de traitement thermique selon le premier mode de réalisation de la présente invention. Selon ce premier exemple de fonctionnement, le circuit 20 est configuré pour fonctionner en mode climatisation, c’est-à-dire qu’il est configuré pour refroidir le flux d’air intérieur FA2 avant que celui-ci ne soit envoyé dans l’habitacle du véhicule. Selon ce premier exemple de fonctionnement, la branche secondaire 201 couplée thermiquement au dispositif de stockage électrique 223 n’est pas alimentée.
Tel que précédemment évoqué, lorsque le circuit 20 fonctionne en mode climatisation, le dispositif d’obturation 271 est dans sa deuxième position fermée de sorte que le flux d’air intérieur FA2 ne traverse pas le troisième échangeur thermique 270. Ce dernier se comporte alors comme une conduite classique dans laquelle le fluide réfrigérant passe sans subir de changement d’état.
Ainsi, selon ce premier exemple de fonctionnement du système 1 selon le premier mode de réalisation, le fluide réfrigérant quitte le dispositif de compression 210 dans lequel il a été comprimé, c’est-à-dire qu’il quitte ce dispositif de compression 210 sous haute pression, à haute température et à l’état gazeux. Le fluide réfrigérant arrive ainsi au niveau de la première bifurcation 400. Tel qu’illustré, le premier moyen de régulation 402 interdit ici la circulation du fluide réfrigérant dans la première conduite 401 de sorte que le fluide réfrigérant est dirigé vers l’échangeur de chaleur 260 et plus précisément dans la première partie 261 de cet échangeur de chaleur 260 dans laquelle il est pré-condensé. On entend par « pré-condensé » le fait que le fluide réfrigérant cède des calories au fluide caloporteur de la première boucle 10 circulant dans la deuxième partie 262 de cet échangeur de chaleur 260. Avantageusement, le fluide réfrigérant arrive ainsi dans le premier échangeur thermique 220 en étant partiellement refroidi, ce qui soulage le premier échangeur thermique 220 qui, tel que précédemment mentionné, fonctionne comme un condenseur lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation. Le fluide réfrigérant quitte ainsi le premier échangeur thermique 220 majoritairement à l’état liquide et arrive au niveau de la deuxième bifurcation 410.
Tel qu’illustré, le deuxième moyen de régulation 421 du débit interdit ici la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième conduite 420 de sorte que celui-ci est dirigé vers la troisième conduite 430 dans laquelle la circulation est autorisée par le clapet anti-retour 431 et donc vers le point de divergence 211. Avantageusement, l’organe de détente secondaire 221 est, toujours selon ce premier exemple de fonctionnement, positionné pour interdire la circulation de fluide réfrigérant dans la branche secondaire 201 du circuit 20, de sorte que le fluide réfrigérant rejoint le deuxième organe de détente 240 dans lequel il subit une diminution de sa pression. Le fluide réfrigérant alors à basse pression et à l’état liquide rejoint ainsi le deuxième échangeur thermique 250 dans lequel il est évaporé en captant des calories du flux d’air extérieur LA2. Ce flux d’air extérieur LA2 est ainsi refroidi et peut être envoyé dans l’habitacle du véhicule pour refroidir ce dernier. Toutefois, le changement d’état qui s’opère dans ce deuxième échangeur thermique 250 n’est pas toujours complet et le fluide réfrigérant peut quitter ce deuxième échangeur thermique 250 à l’état diphasique. Il rejoint alors le dispositif d’accumulation 280 dans lequel, tel que décrit précédemment, la phase liquide et la phase gazeuse sont séparées de sorte que seule la phase gazeuse rejoigne le dispositif de compression 210 pour commencer un nouveau cycle.
On comprend de ce qui précède que selon ce premier exemple de fonctionnement le premier organe de détente 230 est configuré pour autoriser le passage de ce fluide réfrigérant mais n’opère pas de détente de ce fluide réfrigérant. En d’autres termes, ce premier organe de détente 230 est alors totalement ouvert.
Tel qu’évoqué ci-dessus, le fluide réfrigérant arrive au niveau de l’échangeur de chaleur 260 à haute température, c’est-à-dire à une température supérieure à la température que présente le fluide caloporteur au niveau de cet échangeur de chaleur 260. Avantageusement, cet écart de température permet la pré-condensation du fluide réfrigérant évoquée ci-dessus. Ainsi, selon ce premier exemple de fonctionnement, l’échangeur de chaleur 260 permet au fluide réfrigérant d’entrer dans le premier échangeur thermique 220 à une température plus faible, ce qui permet de concevoir un premier échangeur thermique 220 de taille modérée compatible avec la face avant du véhicule.
On comprend que le fluide caloporteur qui quitte donc cet échangeur de chaleur 260 au moins partiellement réchauffé par l’échange de chaleur qui s’y est produit avec le fluide réfrigérant, est de nouveau refroidi par un échange de chaleur avec le flux d’air extérieur FAI qui se produit dans le radiateur 130 de sorte que ce fluide caloporteur soit ramené à une température adaptée à la régulation thermique de la chaîne de traction 101 du véhicule. Ainsi, la présente invention permet ici avantageusement d’améliorer le rendement du circuit 20, sans altérer le rendement de la boucle 10 destinée au traitement thermique de la chaîne de traction 101 du véhicule.
La figure 3 illustre un deuxième exemple de fonctionnement du système 1 selon le premier mode de réalisation de l’invention. Ce deuxième exemple de fonctionnement diffère du premier exemple de fonctionnement notamment en ce que la branche secondaire 201 du circuit 20 est alimentée, c’est-à-dire que l’organe de détente secondaire 221 autorise la circulation du fluide réfrigérant dans cette branche secondaire 201. Il en résulte que le circuit 20 permet ici à la fois un refroidissement de l’habitacle et un refroidissement du dispositif de stockage électrique 223. On comprend en effet que lorsque le fluide réfrigérant arrive au niveau du point de convergence 211, une partie de ce fluide est dirigée vers le deuxième échangeur thermique 250 tel que décrit en référence à la figure 2 et une autre partie de ce fluide est dirigée vers l’organe de détente secondaire 221 dans lequel il subit une détente avant de rejoindre l’échangeur thermique secondaire 222, et plus particulièrement la première partie 222’ de cet échangeur thermique secondaire 222.
Une fois dans cet échangeur thermique secondaire 222, le fluide réfrigérant capte des calories du fluide caloporteur présent dans la deuxième partie 222” de cet échangeur thermique secondaire 222. Le fluide réfrigérant quitte alors cet échangeur thermique secondaire 222 sous forme diphasique et rejoint le point de convergence 212 à partir duquel il est dirigé vers le dispositif d’accumulation 280. Le fluide caloporteur refroidit dans l’échangeur thermique secondaire 222 peut ainsi rejoindre l’organe de traitement thermique 302 de sorte à refroidir le dispositif de stockage électrique 223.
Pour ce qui concerne le reste du circuit 20 et la boucle 10 destinée au traitement thermique de la chaîne de traction 101 du véhicule, le deuxième exemple de fonctionnement est identique au premier exemple de fonctionnement et la description faite de ces éléments en référence à la figure 2 est transposable à ce deuxième exemple de fonctionnement illustré sur la figure 3.
La figure 4 représente de façon schématique un troisième exemple de fonctionnement du système 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention. Selon ce troisième exemple de fonctionnement, le circuit 20 fonctionne en mode pompe à chaleur, c’est-à-dire que le circuit 20 fonctionne pour réchauffer le flux d’air intérieur FA2 avant que celui-ci ne soit envoyé dans l’habitacle du véhicule. Selon ce troisième exemple de fonctionnement, la branche secondaire 201 du circuit 20 couplée thermiquement au dispositif de stockage électrique 223 n’est pas alimentée.
Tel que précédemment évoqué, lorsque le circuit 20 fonctionne en mode pompe à chaleur, le dispositif d’obturation 271 du troisième échangeur thermique 270 est dans sa première position ouverte de sorte que le flux d’air intérieur FA2 est apte à traverser ce troisième échangeur thermique 270. Ce dernier se comporte alors comme un condenseur dans lequel le fluide réfrigérant cède des calories au flux d’air intérieur FA2 de sorte que ce flux d’air intérieur FA2 est réchauffé avant d’être envoyé dans l’habitacle du véhicule.
Selon ce troisième exemple de fonctionnement, le fluide réfrigérant quitte donc le dispositif de compression 210 à l’état gazeux, à haute pression et à haute température, et rejoint le troisième échangeur thermique 270 dans lequel il cède des calories au flux d’air intérieur FA2 qui traverse ce troisième échangeur thermique 270 avant d’être envoyé dans l’habitacle. Le fluide réfrigérant quitte ensuite le troisième échangeur thermique 270 sous forme liquide et rejoint la première bifurcation 400.
Tel qu’illustré, le premier moyen de régulation 402 du débit interdit ici la circulation du fluide dans la première conduite 401 de sorte la totalité du fluide réfrigérant passe par le premier organe de détente 230 dans lequel il subit une détente avant de rejoindre l’échangeur de chaleur 260 dans lequel il est au moins partiellement pré-évaporé en captant les calories du fluide caloporteur qui circule également dans cet échangeur de chaleur 260. On comprend que cet échange de chaleur est notamment permis par le fait que le fluide caloporteur qui rejoint cet échangeur de chaleur 260 est chargé en calories préalablement captées au niveau de l’organe de traitement thermique 110 de l’élément de la chaîne de traction 101. Grâce à l’échangeur de chaleur 260, le fluide réfrigérant entre dans le premier échangeur thermique 220 à une température plus élevée, qui limite le risque de givrage de ce premier échangeur thermique 220 et permet également de concevoir un premier échangeur thermique 220 de taille modérée compatible avec la face avant du véhicule. On comprend donc que la présente invention permet ici avantageusement d’utiliser la chaleur dégagée par la chaîne de traction électrique 101 du véhicule pour améliorer le rendement du système 1 de traitement thermique.
Ainsi, le fluide réfrigérant rejoint le premier échangeur thermique 220 dans lequel il s’évapore en captant des calories présentes dans le flux d’air extérieur FAI. Le fluide réfrigérant quitte ainsi ce premier échangeur thermique 220 à l’état gazeux ou diphasique et rejoint la deuxième bifurcation 410 au niveau de laquelle il est dirigé vers le dispositif d’accumulation 280.
Le fonctionnement de la boucle 10 de fluide caloporteur est par ailleurs identique à ce qui a été précédemment décrit, par exemple en référence à la figure 2.
La figure 5 illustre schématique un quatrième exemple de fonctionnement du système 1 selon le premier mode de réalisation de l’invention. Selon ce quatrième exemple, le circuit 1 fonctionne comme une pompe à chaleur. Ce quatrième exemple de fonctionnement diffère ainsi du troisième exemple de fonctionnement en ce que le premier moyen de régulation 402 autorise la circulation de fluide réfrigérant dans la première conduite 401 et en ce que le deuxième organe de détente 240 est ouvert et configuré pour opérer une détente du fluide réfrigérant qui peut alors rejoindre le deuxième échangeur thermique 250 dans lequel il cède des calories au flux d’air intérieur FA2. Ce refroidissement du flux d’air intérieur FA2 permet d’assécher ce flux d’air intérieur FA2 avant de l’envoyer dans l’habitacle du véhicule, afin d’éviter la formation de buée sur les vitres délimitant cet habitacle et qui pourrait gêner la visibilité du conducteur dudit véhicule. Tel qu’illustré, le fluide réfrigérant qui quitte le deuxième échangeur thermique 250 et le fluide réfrigérant qui quitte le premier échangeur thermique 220 se rejoignent ainsi au niveau du point de convergence 212 situé en amont du dispositif d’accumulation 280.
Pour ce qui concerne le reste du circuit 20 et la boucle 10 destinée au traitement thermique de la chaîne de traction 101, le quatrième exemple de fonctionnement est identique au troisième exemple de fonctionnement décrit en référence à la figure 4.
La figure 6 illustre un cinquième exemple de fonctionnement du système 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention dans lequel le circuit 20 est en mode pompe à chaleur. Ce cinquième exemple de fonctionnement diffère du troisième exemple de fonctionnement en ce que les volets mobiles 710 qui constituent le dispositif 700 de régulation du flux d’air extérieur sont fermés FAI, c’est-à-dire qu’ils empêchent de flux d’air extérieur FAI d’entrer dans la face avant du véhicule. Selon ce cinquième exemple de fonctionnement, on comprend que l’échangeur de chaleur 260 permet à lui seul d’évaporer une quantité suffisante de fluide réfrigérant pour que le cycle thermodynamique du système 1 fonctionne correctement, c’est à dire que les calories cédées par l’élément 101 de la chaîne de traction du véhicule au fluide caloporteur de la boucle 10 suffisent pour permettre l’évaporation du fluide réfrigérant sans qu’un échange de calories supplémentaire avec le flux d’air extérieur FAI ne soit nécessaire. En d’autres termes, l’énergie dégagée par l’élément 101 de la chaîne de traction est récupérée et réutilisée pour évaporer le fluide réfrigérant au niveau de l’échangeur de chaleur 260. Par exemple, cet élément 101 de la chaîne de traction peut être le moteur du véhicule. Cette configuration est particulièrement avantageuse lorsque le véhicule roule à vive allure, par exemple sur autoroute, car la fermeture des volets mobiles 710 améliore le coefficient de pénétration de ce véhicule et donc réduit sa consommation en carburant.
Selon une variante non représentée ici, on peut prévoir que le deuxième échangeur thermique fonctionne également comme un évaporateur.
Le reste de ce circuit 20 et la boucle 10 de circulation de fluide caloporteur fonctionnent quant à eux de façon similaire au troisième exemple de fonctionnement illustré sur la figure 4.
La figure 7 illustre enfin un sixième exemple de fonctionnement du système 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention dans lequel le circuit 20 fonctionne en mode pompe à chaleur. Tel qu’illustré, selon ce sixième exemple de fonctionnement, les volets mobiles 710 sont également disposés de sorte que le flux d’air extérieur FAI n’entre pas dans le véhicule. Pour les mêmes raisons que celles évoquées ci-dessus, cet exemple de fonctionnement est particulièrement avantageux lorsque le véhicule se déplace à vitesse rapide, par exemple sur autoroute.
Ce sixième exemple de fonctionnement diffère du cinquième exemple de fonctionnement en ce que la branche secondaire 201 du circuit 20 est alimentée. De façon avantageusement, ce sixième exemple de fonctionnement permet de réutiliser des calories cédées par le dispositif de stockage électrique 223 au fluide caloporteur de la deuxième boucle 300 pour réchauffer le fluide réfrigérant du circuit 20 en amont du dispositif de compression 210. Tel que représenté, on remarque que l’organe de détente secondaire 221 est ici ouvert et configuré pour réaliser une diminution de la pression du fluide réfrigérant en amont de l’échangeur thermique secondaire 222 de sorte que celui-ci soit apte à capter des calories avec le fluide caloporteur circulant dans la deuxième boucle 300. Autrement dit, une température du fluide réfrigérant qui circule dans l’échangeur thermique secondaire 222 est inférieure à une température du fluide caloporteur qui circule dans cet échangeur thermique secondaire 222, de sorte que cet échangeur thermique secondaire 222 fonctionne comme un évaporateur, vis-à-vis du fluide réfrigérant. En aval de cet échangeur thermique secondaire 222, ce fluide réfrigérant rejoint le point de convergence 212, puis le dispositif d’accumulation 280.
Pour ce qui concerne le reste du circuit 20 et la boucle 10 destinée au traitement thermique de la chaîne de traction 101, le sixième exemple de fonctionnement est identique au cinquième exemple de fonctionnement décrit en référence à la figure 6.
La figure 8 illustre schématiquement un deuxième mode de réalisation du système 1 de traitement thermique selon l’invention.
Selon ce deuxième mode de réalisation, le système 1 comprend la boucle 10 de circulation de fluide caloporteur destinée au traitement thermique d’au moins un élément 101 de la chaîne de traction électrique du véhicule et un circuit 50 de fluide réfrigérant destiné au traitement thermique de l’habitacle du véhicule et du dispositif de stockage électrique 223 du véhicule.
On remarque que l’architecture de la boucle 10 de circulation du fluide caloporteur est identique pour le premier mode de réalisation et pour le deuxième mode de réalisation et notamment que l’échangeur de chaleur 260 est agencé en amont du radiateur 130, c’està-dire entre l’organe 120 de mise en circulation du fluide caloporteur dans la boucle 10 et le radiateur 130. De la même manière, selon les exemples illustrés ici, cette boucle 10 est une première boucle 10 et le système 1 selon l’invention comprend en outre une deuxième boucle 300 de circulation de fluide caloporteur optionnelle et destinée au traitement thermique du dispositif de stockage électrique 223. Tel que mentionné ci-dessus, cette deuxième boucle 300 et le circuit 50 comprennent un échangeur thermique secondaire 222 commun configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit 50 et le fluide caloporteur circulant dans la deuxième boucle 300. Autrement dit, la description faite en référence au premier mode de réalisation illustré sur la figure 1 de cette premier boucle 10 et de cette deuxième boucle 300 est transposable au deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 8 à 10. Il est entendu que les éléments communs à ces deux modes de réalisation portent les mêmes références.
On comprend donc que ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation notamment par l’architecture du circuit 50 de fluide réfrigérant. Tel qu’illustré sur la figure 8, ce circuit 50 comprend ainsi une branche principale 500 porteuse d’un premier organe de régulation 521 du débit de fluide réfrigérant, de l’échangeur de chaleur 260, du premier échangeur thermique 220, du premier organe de détente 230, de l’échangeur thermique interne 290, du deuxième organe de détente 240 et du deuxième échangeur thermique 250. De façon similaire au premier mode de réalisation, le circuit 50 selon le deuxième mode de réalisation comprend également une branche secondaire 502 qui porte l’organe de détente secondaire 221 et l’échangeur de chaleur secondaire 222 thermiquement couplé au dispositif de stockage électrique 223.
Ce circuit 50 selon le deuxième mode de réalisation diffère ainsi essentiellement du circuit 20 selon le premier mode de réalisation en ce qu’il comprend une branche de dérivation 501 sur laquelle sont agencés un deuxième organe de régulation 522 du débit de fluide réfrigérant et le troisième échangeur thermique 270. Cette branche de dérivation 501 permet notamment au fluide réfrigérant de contourner le troisième échangeur thermique
270 lorsque le circuit 50 fonctionne en mode climatisation. Avantageusement, cela permet d’éviter que ce fluide réfrigérant ne passe inutilement à travers ce troisième échangeur thermique 270 et donc d’éviter une perte de charge de ce fluide réfrigérant.
Au moins la branche principale 500 et la branche de dérivation 501 comprennent en outre une conduite commune sur laquelle sont agencés le dispositif d’accumulation 280 et le dispositif de compression 210. Tel que par exemple représenté sur la figure 8, cette branche principale 500 et cette branche de dérivation 501 divergent l’une de l’autre au niveau d’un premier nœud 520 du circuit 50 positionné entre le dispositif de compression 210 et, respectivement, le premier organe de régulation 521 ou le deuxième organe de régulation 522.
Ainsi selon ce deuxième mode de réalisation, le fluide réfrigérant quitte le dispositif de compression 210 arrive au niveau du premier nœud 520 au niveau duquel le circuit 50 se divise en la branche principale 500 et la branche de dérivation 501. Le dispositif de compression 210 est identique au dispositif de compression du premier mode de réalisation. Tel qu’évoqué ci-dessus, la branche principale 500 comprend le premier organe de régulation 521 et la branche de dérivation 501 comprend le deuxième organe de régulation 522, ce premier organe 521 et ce deuxième organe 522 étant respectivement agencé immédiatement en aval du premier nœud 520.
Avantageusement ces organes de régulation 521, 522 sont configurés pour autoriser et interdire la circulation de fluide réfrigérant dans la branche sur laquelle ils sont respectivement agencés. En d’autres termes, on comprend que le premier organe de régulation 521 du débit de fluide réfrigérant est configuré pour autoriser ou interdire la circulation de ce fluide réfrigérant dans la branche principale 500, et que le deuxième organe de régulation 522 du débit de fluide réfrigérant est quant à lui configuré pour autoriser ou interdire la circulation du fluide réfrigérant dans la branche de dérivation 501. Selon l’invention, le fluide réfrigérant circule dans la branche de dérivation 501 ou dans la branche principale 500 mais jamais simultanément dans ces deux branches 500, 501. Autrement dit, lorsque le premier organe de régulation 521 autorise la circulation du fluide réfrigérant dans la branche principale 500, le deuxième organe de régulation 522 l’interdit dans la branche de dérivation 501 et vice versa. L’ouverture et la fermeture de l’un ou l’autre de ces organes de régulation 521, 522 dépend du mode selon lequel fonctionne le circuit 50. Tel que cela sera plus amplement détaillé ci-dessous, lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation, le circuit 50 est configuré pour que le fluide réfrigérant circule dans la branche de dérivation 501, tandis que lorsque le circuit 50 fonctionne en mode pompe à chaleur, ce circuit 50 est configuré pour que le fluide réfrigérant emprunte la branche principale 500. Tel que précédemment évoqué, cela permet d’éviter que le fluide réfrigérant ne traverse inutilement le troisième échangeur thermique 270 porté par la branche de dérivation 501 et donc d’éviter une perte de charge qui résulterait de ce passage inutile à travers ce troisième échangeur thermique 270.
On remarque en outre que, selon le deuxième mode de réalisation, le premier échangeur thermique 220 est agencé entre l’échangeur de chaleur 260 et le premier organe de détente 230. Ce premier organe de détente 230 est quant à lui positionné entre le premier échangeur thermique 220 et le deuxième organe de détente 240, lui-même agencé entre ce premier organe de détente 230 et le deuxième échangeur thermique 250. L’agencement de la branche secondaire 502 selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention est en revanche similaire à l’agencement de cette branche secondaire 502 selon le premier mode de réalisation, c’est-à-dire que l’organe de détente secondaire
221 est agencé entre le premier organe de détente 230 et l’échangeur thermique secondaire
222 et que cet échangeur thermique secondaire 222 est quant à lui agencé entre cet organe de détente secondaire 221 et le dispositif d’accumulation 280.
Les figures 9 et 10 illustrent deux exemples de fonctionnement du système 1 de traitement thermique selon l’invention. Sur ces figures 9 et 10 sont particulièrement représentés les sens de circulation du fluide réfrigérant dans les différentes conduites du circuit 50 et du fluide caloporteur respectivement dans la première boucle 10 et dans la deuxième boucle 300.
Ainsi, selon un sens S’1 de circulation du fluide réfrigérant dans la branche principale 500, celle-ci comprend le premier organe 521 de régulation du débit de fluide réfrigérant, l’échangeur de chaleur 260, le premier échangeur thermique 220, le premier organe de détente 230, le deuxième organe de détente 240, le deuxième échangeur thermique 250 et le dispositif d’accumulation 280. Les deux échangeurs thermiques 220, 250, les deux organes de détente 230, 240 et le dispositif d’accumulation 280 sont identiques à ceux décrits dans le premier mode de réalisation.
La branche de dérivation 501 est quant à elle porteuse du deuxième organe 522 de régulation du débit et d’un troisième échangeur thermique 270. Hormis son positionnement sur le circuit 50, ce troisième échangeur thermique 270 est identique au troisième échangeur thermique selon le premier mode de réalisation. Tel que représenté, cette branche de dérivation 501 diverge de la branche principale 500 au niveau du premier nœud 520 et elle présente un point de convergence 600 avec la branche principale 500, ce point de convergence 600 étant situé en amont du premier organe de détente 230, selon un sens S4 de circulation du fluide réfrigérant dans cette branche de dérivation 501. Ce point de convergence 600 forme ainsi un deuxième nœud du circuit 50 au niveau duquel le fluide réfrigérant peut soit rejoindre le premier organe de détente 230, soit rejoindre un troisième nœud 610 du circuit au niveau duquel le fluide réfrigérant peut rejoindre le deuxième organe de détente 240 ou une branche secondaire 502 du circuit 50. Cette branche secondaire 502 est identique à la branche secondaire du circuit selon le premier mode de réalisation décrit ci-dessus.
Le circuit 50 comprend en outre un quatrième nœud 620 situé entre l’échangeur de chaleur 260 et le dispositif d’accumulation 280. Tel que cela sera plus amplement détaillé ci-après, ce quatrième nœud 620 permet notamment au fluide réfrigérant qui circule dans le circuit selon le sens S4 de circulation de ce fluide dans la branche de dérivation 501 de rejoindre le dispositif d’accumulation 280. A cet effet, le circuit 50 comprend un troisième organe de régulation 621 du débit apte à autoriser la circulation du fluide réfrigérant vers ce dispositif d’accumulation 280.
On comprend de ce qui précède que lorsque le circuit 50 fonctionne en mode climatisation, le premier organe 521 de régulation du débit autorise le passage du fluide réfrigérant dans la branche principale 500 et le deuxième organe 522 de régulation du débit interdit quant à lui le passage du fluide réfrigérant dans la branche de dérivation 501 et donc dans le troisième échangeur thermique 270. A l’inverse, lorsque le circuit 50 fonctionne en mode pompe à chaleur, le premier organe 521 de régulation du débit interdit le passage du fluide réfrigérant dans la branche principale 500 et le deuxième organe 522 de régulation autorise quant à lui le passage du fluide réfrigérant dans la branche de dérivation 501, permettant ainsi au fluide réfrigérant de rejoindre le troisième échangeur thermique 270 dans lequel il est apte à changer d’état par échange de chaleur avec le flux d’air intérieur LA2.
Nous allons maintenant détailler plus amplement un premier exemple de fonctionnement et un deuxième exemple de fonctionnement du système 1 de traitement thermique selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention respectivement illustrés sur les figures 9 et 10. Sur ces figures 9 et 10, les traits pleins illustrent des conduites de la boucle 10 ou du circuit 50 dans lesquelles circule le fluide caloporteur ou le fluide réfrigérant et les traits pointillés illustrent quant à eux des conduites dans lesquelles ne circule aucun fluide. Sur ces figures 9 et 10, les traits les plus épais illustrent des conduites du circuit 50 dans lesquelles le fluide réfrigérant circule à haute pression tandis que les traits les plus fins illustrent des conduites du circuit 50 dans lesquelles le fluide réfrigérant circule à basse pression.
La figure 9 illustre un premier exemple de fonctionnement du système 1 selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Selon ce premier exemple de fonctionnement, le circuit 50 du système 1 de traitement thermique fonctionne en mode climatisation, c’est-à-dire que le circuit 50 est configuré pour refroidir le flux d’air LA2 intérieur avant de l’envoyer dans l’habitacle.
Selon ce premier exemple de fonctionnement du deuxième mode de réalisation de l’invention, le fluide réfrigérant qui quitte le dispositif de compression 210 est contraint, au niveau du premier nœud 520, d’emprunter la branche principale 500. Ce fluide réfrigérant à l’état gazeux rejoint alors l’échangeur de chaleur 260 dans lequel il est pré-condensé grâce à un échange de chaleur avec le fluide caloporteur de la première boucle 10 qui circule également par cet échangeur de chaleur 260. En d’autres termes, le fluide caloporteur qui circule dans cet échangeur de chaleur 260 présente une température inférieure à une température du fluide réfrigérant circulant dans cet échangeur de chaleur 260. Le fluide réfrigérant pré-condensé continue de se liquéfier en passant par le premier échangeur thermique 220 dans lequel il échange des calories avec le flux d’air extérieur LAI. Avantageusement, le rendement thermique de ce premier échangeur thermique 220 est ainsi amélioré, ce qui permet, par conséquent, d’améliorer le rendement du système 1 de traitement thermique.
Le fluide caloporteur qui quitte cet échangeur de chaleur 260 rejoint alors le radiateur 130 dans lequel il cède des calories au flux d’air extérieur LAI de sorte qu’il est refroidi et peut ensuite participer au traitement thermique de la chaîne de traction 101 du véhicule tel que précédemment décrit en référence à la figure 1.
Le fluide réfrigérant parvient ensuite au niveau du deuxième nœud 600 au niveau duquel il est contraint de rejoindre le troisième nœud 610. Tel que mentionné ci-dessus, lorsque le circuit 50 fonctionne en mode climatisation, le deuxième organe de régulation 522 du débit interdit la circulation du fluide réfrigérant dans la branche de dérivation 501. Au niveau de ce troisième nœud 610, une partie du fluide réfrigérant rejoint ainsi le deuxième organe de détente 240 au niveau duquel il subit une diminution de sa pression avant de traverser le deuxième échangeur thermique 250 dans lequel il s’évapore en captant des calories du flux d’air intérieur FA2, de sorte que ce dernier soit ainsi refroidi avant d’être envoyé dans l’habitacle du véhicule. Une autre partie du fluide réfrigérant peut rejoindre quant à elle la branche secondaire 502 et ainsi traverser l’organe de détente secondaire 221 et l’échangeur thermique secondaire 222, dans lequel un échange de chaleur s’opère entre cette autre partie du fluide réfrigérant et le fluide caloporteur qui circule dans la deuxième boucle 300. On comprend que ce fluide caloporteur est ainsi refroidi, ce qui permet d’améliorer le rendement thermique de cette deuxième boucle 300 et donc d’améliorer le traitement thermique du dispositif de stockage électrique 223. La totalité du fluide réfrigérant se rejoint enfin au niveau d’un cinquième nœud 630 situé en amont du dispositif d’accumulation 280.
La figure 10 illustre quant à elle le deuxième exemple de fonctionnement du système 1 selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Selon ce deuxième exemple de fonctionnement, le circuit 50 fonctionne en mode pompe à chaleur, c’est-à-dire que le circuit 50 est configuré pour réchauffer le flux d’air intérieur FA2 avant de l’envoyer dans l’habitacle. Ce deuxième exemple de fonctionnement du deuxième mode de réalisation diffère du premier exemple de fonctionnement qui vient d’être décrit notamment en ce que le premier organe de régulation 521 du débit interdit la circulation de fluide réfrigérant dans la branche principale 500 du circuit 50 et en ce que le deuxième organe de régulation 522 du débit autorise quant à lui la circulation de fluide réfrigérant dans la branche de dérivation 501 de ce circuit 50. Autrement dit, le fluide réfrigérant qui quitte le dispositif de compression 210 à l’état gazeux à haute pression et à haute température rejoint le troisième échangeur thermique 270 dans lequel il se condense, c’està-dire qu’il cède des calories au flux d’air intérieur FA2 de sorte que celui-ci est réchauffé avant d’être envoyé dans l’habitacle du véhicule.
Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le deuxième nœud 600 au niveau duquel une partie du fluide réfrigérant rejoint le premier organe de détente 230 dans lequel il subit une diminution de sa pression avant d’entrer dans le premier échangeur thermique 220 dans lequel il s’évapore, au moins partiellement, avant de passer par l’échangeur de chaleur 260 puis de rejoindre le quatrième nœud 620 au niveau duquel il est dirigé vers le dispositif d’accumulation 280. En d’autres termes, le troisième organe de régulation 621 du débit de fluide réfrigérant autorise alors le passage de ce fluide réfrigérant. On comprend donc que, selon ce deuxième exemple de fonctionnement du deuxième mode de réalisation, l’échangeur de chaleur 260 est situé en aval du premier échangeur thermique 220. Avantageusement, le fluide caloporteur qui circule dans cet échangeur de chaleur 260 présente une température supérieure à la température que présente le fluide réfrigérant qui circule dans cet échangeur de chaleur 260 de sorte que ce fluide réfrigérant, déjà partiellement évaporé lors de son passage dans le premier échangeur thermique 220, subit une nouvelle évaporation. De façon avantageuse, ce fluide réfrigérant arrive ainsi quasiment totalement à l’état gazeux eu niveau du dispositif d’accumulation 280.
Une autre partie du fluide réfrigérant peut quant à elle être dirigée vers la branche secondaire 502. On comprend que, selon ce deuxième exemple de fonctionnement, le deuxième organe 240 de détente interdit le passage du fluide réfrigérant, forçant ce dernier à rejoindre la branche secondaire 300 tel que précédemment décrit.
La présente invention propose ainsi un système de traitement thermique dans lequel les calories dégagées par la chaîne de traction du véhicule et/ou par le dispositif de stockage électrique sont avantageusement réutilisées de sorte à améliorer le rendement du système dans son ensemble, en offrant la possibilité de réduire la taille du premier échangeur disposé en face avant. Ainsi, la présente invention répond à la fois aux contraintes de traitement thermiques des éléments d’un véhicule automobile et aux contraintes d’encombrement inhérentes au positionnement du système de traitement thermique dans ce véhicule.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tous moyens et configurations équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. En particulier, l’architecture de la boucle de circulation du fluide caloporteur et l’architecture du circuit de fluide réfrigérant peuvent être modifiées sans nuire à l’invention dans la mesure où elles permettent de remplir les fonctionnalités du système de traitement thermique décrites et illustrées dans le présent document.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1, Système (1) de traitement thermique destiné à un véhicule automobile, comprenant au moins un circuit (20, 50) de fluide réfrigérant et au moins une boucle (10) de circulation d’un fluide caloporteur, la boucle (10) comprenant au moins un organe (120) de mise en circulation du fluide caloporteur et au moins un radiateur (130) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre un flux d’air extérieur (FAI) à un habitacle du véhicule et le fluide caloporteur, le système (1) de traitement thermique comprenant au moins un échangeur de chaleur (260) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit (20, 50) et le fluide caloporteur circulant dans la boucle (10), caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (260) est disposé entre l’organe (120) de mise en circulation du fluide caloporteur et le radiateur (130).
  2. 2, Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit (20, 50) est un circuit (20, 50) fermé qui comprend au moins une branche principale (200, 500) sur laquelle sont agencés au moins un dispositif de compression (210), un premier échangeur thermique (220) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air extérieur (FAI) à l’habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant, au moins un deuxième échangeur thermique (250) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre un flux d’air intérieur (FA2) destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant, et au moins deux organes de détente (230, 240), au moins l’un de ces organes de détente (230, 240) étant agencé entre le premier échangeur thermique (220) et le deuxième échangeur thermique (250).
  3. 3, Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit (20, 50) comprend une branche secondaire (201, 502) qui comprend au moins un organe de détente secondaire (221) et un échangeur thermique secondaire (222) couplé thermiquement à un dispositif de stockage électrique (223) du véhicule, l’échangeur thermique secondaire (222) étant disposé en parallèle du deuxième échangeur thermique (250).
  4. 4. Système (1) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel un premier organe de détente (230) est agencé entre le dispositif de compression (210) et le premier échangeur thermique (220) et dans lequel un deuxième organe de détente (240) est agencé entre le premier échangeur thermique (220) et le deuxième échangeur thermique (250).
  5. 5. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’échangeur de chaleur (260) est agencé entre le premier organe de détente (230) et le premier échangeur thermique (220).
  6. 6. Système (1) selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel la branche principale (200) du circuit (20) comprend un troisième échangeur thermique (270) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air intérieur (FA2) destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule et le fluide réfrigérant, ce troisième échangeur thermique (270) étant agencé entre le dispositif de compression (210) et le premier organe de détente (230).
  7. 7. Système (1) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel la branche principale (500) du circuit (50) comprend un premier organe de détente (230) agencé entre le premier échangeur thermique (220) et le deuxième échangeur thermique (250) et dans lequel un deuxième organe de détente (240) est agencé entre le premier organe de détente (230) et le deuxième échangeur thermique (250).
  8. 8. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit (50) comprend une branche de dérivation (501) qui diverge de la branche principale (500) en aval du dispositif de compression (210) selon un sens (S’1) de circulation du fluide réfrigérant dans la branche principale (500), la branche de dérivation (501) présentant un point de convergence (600) avec cette branche principale (500) en amont du premier organe de détente (230), cette branche de dérivation (501) étant porteuse d’au moins un troisième échangeur thermique (270) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air intérieur (FA2) et le fluide réfrigérant.
  9. 9.
    Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel la branche principale (500) comprend au moins un premier organe de régulation (521) du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de compression (210) et l’échangeur de chaleur (260), et dans lequel la branche de dérivation (501) comprend au moins un deuxième organe de régulation (522) du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de 5 compression (210) et le troisième échangeur thermique (270).
  10. 10. Système (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le premier échangeur thermique (220) est agencé entre le premier organe de détente (230) et l’échangeur de chaleur (260).
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