FR3116765A1

FR3116765A1 - Dispositif de traitement thermique

Info

Publication number: FR3116765A1
Application number: FR2012502A
Authority: FR
Inventors: Mohamed Yahia; Bertrand NICOLAS; Stefan Karl
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-06-03

Abstract

Dispositif de traitement thermique La présente invention concerne un dispositif de traitement thermique (3), comprenant un premier circuit (301) de fluide caloporteur et un deuxième circuit (302) de fluide caloporteur, le premier circuit (301) comprenant une pompe principale (71), un premier échangeur thermique (50) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un flux d’air extérieur (5), le deuxième circuit (302) comprenant un troisième échangeur thermique (58) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur (5), caractérisé en ce que le premier échangeur thermique (50) et le troisième échangeur thermique (58) sont côte à côte et s’étendent dans des plans d’allongement destinés à être traversés par le flux d’air extérieur (5), lesdits plans d’allongement étant parallèles entre eux à +/- 2°. (figure 1)

Description

Dispositif de traitement thermique

Le domaine de la présente invention est celui des systèmes de traitement thermique exploités pour chauffer ou refroidir une enceinte ou un composant d’un véhicule, notamment un habitacle ou un composant d’une chaîne de traction de ce véhicule.

Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant et d’un dispositif de traitement thermique apte à mettre en circulation un fluide caloporteur. Le circuit de fluide réfrigérant et le dispositif de traitement thermique sont tous deux utilisés pour participer à un traitement thermique de différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu d’utiliser le circuit de fluide réfrigérant et/ou le dispositif de traitement thermique pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit.

Dans une autre application de ce circuit, il est connu d’utiliser le dispositif de traitement thermique pour refroidir des composants de la chaîne de traction du véhicule, tel que par exemple un dispositif de stockage électrique, ce dernier étant utilisé pour fournir une énergie à un moteur électrique capable de mettre en mouvement le véhicule. Le système de traitement thermique fournit ainsi l’énergie capable de refroidir le dispositif de stockage électrique pendant son utilisation en phases de roulage.

Les constructeurs automobiles sont dans une optique d’amélioration continuelle de leurs véhicules. Ces améliorations passent notamment des modifications structurels répondant aux demandes des clients, tel qu’une indépendance des circuits formant le dispositif de traitement thermique, chacun des circuits étant configuré pour assurer une fonction qui lui est propre.

La présente invention s’inscrit dans ce texte et propose un dispositif de traitement thermique pour véhicule, comprenant au moins un premier circuit de fluide caloporteur et un deuxième circuit de fluide caloporteur, le premier circuit de fluide caloporteur comprenant une pompe principale, un premier échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule, et un deuxième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un flux d’air intérieur destiné à être envoyé vers l’habitacle du véhicule, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprenant au moins une première pompe additionnelle, au moins une deuxième pompe additionnelle, et un troisième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur, caractérisé en ce que le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique sont côte à côte et s’étendent dans des plans d’allongement destinés à être traversés par le flux d’air extérieur, lesdits plans d’allongement étant parallèles entre eux à +/- 2°.

Le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique étant indépendant l’un de l’autre, chacun d’entre eux est donc dans un circuit présentant sa fonction propre. Cela permet d’éviter de mélanger le fluide caloporteur des deux circuits au sein d’un seul échangeur thermique interagissant avec le flux d’air extérieur. De plus, le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique étant mis côte à côte, l’échange de chaleur s’opérant entre ces derniers et le flux d’air extérieur est identique. Autrement dit le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique ne sont pas superposés l’un par rapport à l’autre par rapport à une direction du flux d’air extérieur. Par ailleurs, le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique peuvent être côte à côte sans nécessairement s’étendre selon le même plan. Ainsi les plans d’allongement du premier échangeur thermique et du troisième échangeur thermique peuvent être parallèles sans toutefois être confondus. Le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique sont avantageusement strictement parallèles entre eux afin d’interagir tous deux correctement avec le flux d’air extérieur. Une tolérance de +/- 2° est cependant envisageable entre le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique.

Au niveau du premier circuit, la pompe principale permet la mise en circulation du fluide caloporteur. Ce dernier peut ainsi circuler à travers le premier échangeur thermique pour assurer une gestion des calories du fluide caloporteur. Le fluide caloporteur peut également circuler pour traverser le deuxième échangeur thermique afin de chauffer le flux d’air intérieur, qui est par la suite envoyé vers l’habitacle du véhicule afin de réchauffer celui-ci. A ce titre, le deuxième échangeur thermique peut par exemple être intégré au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.

Le deuxième circuit comprend deux pompes additionnelles permettant la mise en circulation du fluide caloporteur selon plusieurs boucles répondant chacune à une fonction spécifique. Le troisième échangeur thermique permet également la gestion de calories entre le flux d’air extérieur et le fluide caloporteur du deuxième circuit.

Selon une caractéristique de l’invention, les plans d’allongement du premier échangeur thermique et du troisième échangeur thermique peuvent être confondus.

Selon une caractéristique de l’invention, le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique peuvent former un ensemble monobloc. L’ensemble monobloc permet de faciliter la disposition du premier échangeur thermique et du troisième échangeur thermique. Afin de ne pas mélanger le fluide caloporteur circulant dans le premier circuit et dans le deuxième circuit, l’ensemble monobloc comprend une jonction permettant de séparer le premier échangeur thermique et le troisième échangeur thermique.

Selon une caractéristique de l’invention, le premier échangeur thermique comprend une bouche d’entrée et une bouche de sortie et le troisième échangeur thermique comprend un orifice d’entrée et un orifice de sortie, la bouche d’entrée étant distincte de l’orifice d’entrée et la bouche de sortie étant distincte de l’orifice de sortie.

Selon une caractéristique de l’invention, le premier circuit de fluide caloporteur comprend une section principale débutant à un premier point de convergence et se terminant à un premier point de divergence, ainsi qu’une première section et une deuxième section qui débutent toutes deux au premier point de divergence et se terminent au premier point de convergence. Lorsque le fluide caloporteur est mis en circulation dans le premier circuit, le fluide caloporteur circule nécessairement au sein de la section principale. Par la suite, en fonction d’un mode de fonctionnement du dispositif de traitement thermique, le fluide caloporteur est dirigé vers la première section et/ou vers la deuxième section.

Selon une caractéristique de l’invention, la section principale comprend la pompe principale et un quatrième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un fluide réfrigérant d’un circuit de fluide réfrigérant. Afin d’assurer l’ensemble des fonctions d’un système de traitement thermique, le dispositif de traitement thermique et le circuit de fluide réfrigérant interagissent par échange de chaleur. C’est notamment le cas via le quatrième échangeur thermique. Ce dernier permet au fluide caloporteur de récupérer les calories du fluide réfrigérant afin de refroidir et condenser ce dernier. Accessoirement, l’échange de chaleur se produisant au niveau du quatrième échangeur thermique permet de pré chauffer le fluide caloporteur dans le cadre d’un chauffage de l’habitacle par la suite.

Selon une caractéristique de l’invention, la première section comprend le premier échangeur thermique, la deuxième section comprenant le deuxième échangeur thermique. D’une manière générale, la première section permet par exemple de dissiper les calories accumulées par le fluide caloporteur après l’échange de chaleur s’opérant avec le quatrième échangeur thermique, tandis que la deuxième section est dédiée au chauffage du flux d’air intérieur via le deuxième échangeur thermique.

La deuxième section peut éventuellement comprendre un élément de chauffage électrique en amont du deuxième échangeur thermique. L’élément de chauffage électrique permet une hausse de température supplémentaire dans le cas où le fluide caloporteur est à température insuffisante pour garantir un chauffage optimal du flux d’air intérieur lors de l’échange de chaleur opéré au sein du deuxième échangeur thermique.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend une voie principale comprenant le troisième échangeur thermique et s’étendant entre un deuxième point de divergence et un troisième point de divergence.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend une première voie débutant au troisième point de divergence et se terminant au deuxième point de divergence, la première voie étant pourvue de la première pompe additionnelle et étant configurée pour traiter thermiquement un moteur électrique et/ou un module électronique de commande. Lors de leur fonctionnement, le moteur électrique et/ou le module électronique de commande sont susceptibles de dégager de la chaleur et de créer une surchauffe pouvant entraîner leur dysfonctionnement. Le deuxième circuit permet de pallier ce problème en refroidissant le moteur électrique et/ou le module électronique de commande via la circulation du fluide caloporteur initiée par la première pompe additionnelle. Le traitement thermique du moteur électrique et/ou du module électronique de commande peut se faire par exemple par échange de chaleur. Par traitement thermique, il faut également inclure le chauffage du moteur électrique et/ou du module électronique de commande, par exemple en cas de température ambiante très basse.

Après avoir refroidi le moteur électrique et/ou le module électronique de commande, le fluide caloporteur peut circuler au sein de la voie principale afin de décharger les calories accumulées par l’échange de chaleur suscité. Le déchargement des calories peut par exemple se faire via le flux d’air extérieur lors de la traversée du fluide caloporteur au sein du troisième échangeur thermique.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend une deuxième voie débutant à un deuxième point de convergence et se terminant à un quatrième point de divergence, la deuxième voie étant pourvue de la deuxième pompe additionnelle et étant configurée pour traiter thermiquement un module de stockage électrique. Tout comme la première voie, la deuxième voie permet de traiter thermiquement l’élément de stockage électrique qui est également susceptible de dégager de la chaleur.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend une troisième voie débutant au deuxième point de divergence et au quatrième point de divergence et se terminant au deuxième point de convergence et à un troisième point de convergence disposé sur la première voie en amont de la première pompe additionnelle, la troisième voie comprenant un cinquième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un fluide réfrigérant d’un circuit de fluide réfrigérant, la troisième voie étant configurée pour faire circuler le fluide caloporteur vers la première voie et/ou vers la deuxième voie. La troisième voie, tout comme la voie principale, peut permettre le déchargement des calories accumulées, par exemple après refroidissement du moteur électrique et/ou du module électronique de commande et/ou de l’élément de stockage électrique. Un tel déchargement de calories accumulés par le fluide caloporteur peut donc être effectué via le cinquième échangeur thermique où s’opère un échange de chaleur avec le fluide réfrigérant. Contrairement à l’échange de chaleur opéré au niveau du quatrième échangeur thermique, l’échange de chaleur opéré au niveau du cinquième échangeur thermique se fait avec le fluide réfrigérant à basse température. C’est donc le fluide réfrigérant qui refroidit le fluide caloporteur. En sortie du cinquième échangeur thermique, le fluide caloporteur froid peut être dirigé vers la première voie et/ou la deuxième voie pour refroidir le moteur électrique et/ou le module électronique de commande et/ou l’élément de stockage électrique.

Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend une quatrième voie débutant au troisième point de divergence et au quatrième point de divergence et se terminant au deuxième point de convergence et au troisième point de convergence, la quatrième voie comprenant un sixième échangeur thermique, configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur et disposé en amont du premier échangeur thermique et du troisième échangeur thermique par rapport au flux d’air extérieur, la quatrième voie étant configurée pour faire circuler le fluide caloporteur vers la première voie et/ou vers la deuxième voie. La quatrième voie permet par exemple d’apporter un refroidissement supplémentaire si le moteur électrique et/ou le module électronique de commande et/ou l’élément de stockage électrique si le fluide caloporteur n’est pas suffisamment refroidi.

L’invention couvre également un système de traitement thermique d’un véhicule comprenant au moins un dispositif de traitement thermique tel que décrit précédemment, et un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un dispositif de compression, un premier échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur.

Le dispositif de compression permet de mettre en circulation le fluide réfrigérant et d’augmenter la pression et la température de celui-ci. Le premier échangeur de chaleur permet l’échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur. A ce titre, le premier échangeur de chaleur est placé au sein du véhicule de manière à être traversé par le flux d’air extérieur, par exemple au niveau de la face avant du véhicule. Le premier échangeur de chaleur peut se comporter comme un condenseur ou comme un évaporateur en fonction d’un mode de fonctionnement du système de traitement thermique. Le fluide réfrigérant peut par exemple être un fluide de type R134a ou R1234yf, ou encore du dioxyde de carbone.

Le fluide réfrigérant traversant le deuxième échangeur de chaleur interagit avec le flux d’air intérieur dans le but de refroidir l’habitacle du véhicule. A ce titre, tout comme pour le deuxième échangeur thermique, le deuxième échangeur de chaleur peut être intégré au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation évoquée précédemment.

Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un troisième échangeur de chaleur disposé en aval du premier échangeur de chaleur par rapport au fluide réfrigérant et installé en amont du premier échangeur de chaleur par rapport au flux d’air extérieur. Ce troisième échangeur de chaleur est donc également disposé au sein du trajet du flux d’air extérieur, donc au niveau de la face avant du véhicule selon l’exemple présenté précédemment.

Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un premier organe de détente disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur et un deuxième organe de détente disposé en amont du premier échangeur de chaleur. Les organes de détente permettent la détente du fluide réfrigérant afin d’abaisser la température de celui-ci avant qu’il traverse les échangeurs de chaleur disposés en aval desdits organes de détente. C’est notamment le cas en amont du premier échangeur de chaleur afin par exemple de refroidir le flux d’air extérieur en amont du premier échangeur thermique et du troisième échangeur thermique, ou en amont du deuxième échangeur de chaleur afin que le fluide réfrigérant froid puisse refroidir le flux d’air intérieur par exemple dans une optique de climatisation de l’habitacle du véhicule.

Selon une caractéristique de l’invention, le quatrième échangeur thermique est disposé au sein du circuit de fluide réfrigérant, entre le dispositif de compression et le premier échangeur de chaleur. L’échange de chaleur se produisant au sein du quatrième échangeur thermique est effectué après que le fluide réfrigérant est compressé à très haute pression et température par le dispositif de compression. Le fluide réfrigérant est donc par la suite refroidi et condensé par le fluide caloporteur au sein du quatrième échangeur thermique.

Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend une branche principale qui débute en une première zone de convergence et qui se termine en une première zone de divergence, et qui comprend un dispositif d’accumulation, le dispositif de compression, le quatrième échangeur thermique et le premier échangeur de chaleur. Le dispositif d’accumulation est disposé en amont du dispositif de compression par rapport au sens de circulation du fluide réfrigérant. Le dispositif d’accumulation est un organe de stockage de la masse circulante du fluide réfrigérant. La présence du dispositif d’accumulation permet aussi d’éviter que le fluide réfrigérant sous forme liquide entre dans le dispositif de compression et endommage ce dernier.

La première zone de divergence permet de diviser la branche principale en au moins deux branches, chacune des deux branches assurant une fonction liée au système de traitement thermique, par exemple en faisant passer le fluide réfrigérant à travers un échangeur de chaleur ou en faisant contourner le fluide réfrigérant autour dudit échangeur de chaleur. La première zone de convergence permet de regrouper l’ensemble des branches débutées par une quelconque zone de divergence, ici la première zone de divergence.

Selon une caractéristique de l’invention, la première zone de divergence est disposée entre le premier échangeur de chaleur et le troisième échangeur de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant comprenant une première branche qui débute à la première zone de divergence et qui se termine à la première zone de convergence, la première branche comprenant le troisième échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur. Autrement dit, si l’objectif est d’alimenter le deuxième échangeur de chaleur afin de climatiser l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant doit circuler au moins au sein de la première branche du premier circuit.

Selon une caractéristique de l’invention, le premier circuit comprend une deuxième branche qui débute à la première zone de divergence et qui se termine à la première zone de convergence, la deuxième branche étant disposée en parallèle de la première branche. La deuxième branche rejoint la branche principale en contournant le troisième échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur. Cette deuxième branche permet ainsi de faire circuler le fluide réfrigérant lorsqu’il n’est par exemple pas nécessaire de refroidir le flux d’air intérieur.

Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un échangeur de chaleur interne configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans la branche principale et le fluide réfrigérant circulant dans la première branche. L’échangeur de chaleur interne comprend une première passe interposée entre le dispositif d’accumulation et le dispositif de compression au niveau de la branche principale, et une seconde passe disposée entre le troisième échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur. L’échangeur de chaleur interne améliore le coefficient de performance du circuit de fluide réfrigérant.

Selon une caractéristique de l’invention, la première branche comprend une deuxième zone de divergence disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant comprenant une troisième branche qui débute à la deuxième zone de divergence et qui se termine à la première zone de convergence, la troisième branche comprenant le cinquième échangeur thermique, ainsi qu’un dispositif de détente installé en amont du cinquième échangeur thermique. Avantageusement, la deuxième zone de divergence est également disposée en aval de l’échangeur de chaleur interne, car le fluide réfrigérant circulant au sein de la troisième branche peut également nécessiter un refroidissement supplémentaire avant d’y circuler.

Tel que cela a été décrit précédemment, le cinquième échangeur thermique garantit un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. Au sein du cinquième échangeur thermique, le fluide caloporteur est refroidi par le fluide réfrigérant, dans le but de refroidir le moteur électrique, le module électronique de commande ou l’élément de stockage électrique. Ainsi, même si le besoin n’est pas de refroidir le flux d’air intérieur, le fluide réfrigérant peut circuler au moins partiellement dans la première branche, puis dans la troisième branche pour refroidir le fluide caloporteur. Après avoir traversé le cinquième échangeur thermique, le fluide réfrigérant rejoint la branche principale via la première zone de convergence. Cette dernière permet donc la connexion de la première branche, de la deuxième branche et de la troisième branche à la branche principale.

Le dispositif de détente est installé en amont du cinquième échangeur thermique, et assure la détente du fluide réfrigérant afin d’optimiser le refroidissement du fluide caloporteur.

Selon une caractéristique de l’invention, la branche principale comprend une troisième zone de divergence disposée en amont du deuxième organe de détente, le circuit de fluide réfrigérant comprenant une quatrième branche qui débute à la troisième zone de divergence et qui se termine à une deuxième zone de convergence située sur la première branche et en aval du troisième échangeur de chaleur. La quatrième branche permet de contourner le premier échangeur de chaleur et le troisième échangeur de chaleur mais de rejoindre toutefois la première branche par la suite, en amont du deuxième échangeur de chaleur. Cette quatrième branche est par exemple utilisée lorsque le système de traitement thermique est en mode déshumidification, qui entraîne une déshumidification de l’air présent dans l’habitacle du véhicule, par refroidissement du flux d’air intérieur via le deuxième échangeur de chaleur, puis par chauffage du flux d’air intérieur via le deuxième échangeur thermique.

Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend une première vanne disposée sur la deuxième branche et une deuxième vanne disposée sur la quatrième branche, le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur étant parcourus en série par le fluide réfrigérant quand la première vanne et la deuxième vanne sont en position fermée, le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur étant parcourus en parallèle par le fluide réfrigérant quand la première vanne et la deuxième vanne sont en position ouverte. Les vannes permettent d’autoriser ou d’interdire la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième branche et/ou dans la quatrième branche. Ainsi, si les deux vannes sont fermées, le fluide réfrigérant circule nécessairement dans la première branche, et donc à travers le premier échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur en série. Lorsque les deux vannes sont ouvertes, le fluide réfrigérant circule en parallèle dans la deuxième branche et dans la quatrième branche.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

représente un dispositif de traitement thermique selon l’invention,

représente un sens de circulation d’un fluide caloporteur circulant dans le dispositif de traitement thermique selon un premier mode de fonctionnement,

représente un sens de circulation du fluide caloporteur circulant dans le dispositif de traitement thermique selon un deuxième mode de fonctionnement,

représente un sens de circulation du fluide caloporteur circulant dans le dispositif de traitement thermique selon un troisième mode de fonctionnement,

représente un système de traitement thermique pour véhicule, intégrant un circuit de fluide réfrigérant et un dispositif de traitement thermique selon l’invention.

Les termes amont et aval employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation du fluide considéré, c’est-à-dire le fluide caloporteur, un flux d’air extérieur 5 à un habitacle du véhicule et/ou un flux d’air intérieur 6 envoyé vers l’habitacle du véhicule.

Aux figures 2 à 4, les portions parcourues par le fluide caloporteur sont en traits pleins et les portions sans circulation de fluide sont en traits pointillés. Par ailleurs, la circulation de fluide caloporteur est illustrée en indiquant son sens de circulation par des flèches. Sur la , un circuit de fluide réfrigérant 2 est illustré en traits pleins tandis qu’un dispositif de traitement thermique 3 est illustré en traits mixtes.

Les termes « premier », « première », « deuxième », etc…utilisés dans la description n’ont pas vocation à indiquer un niveau de hiérarchisation ou ordonnancer les éléments qu’ils accompagnent. Ces termes permettent de distinguer les éléments qu’ils accompagnent et peuvent être intervertis sans que soit réduite la portée de l’invention.

La illustre un dispositif de traitement thermique 3 selon l’invention, intégré au sein d’un véhicule et configuré pour autoriser la circulation d’un fluide caloporteur. A titre d’exemple, le fluide caloporteur circulant au sein du dispositif de traitement thermique 3 peut par exemple être de l’eau glycolée.

Le dispositif de traitement thermique 3 est divisé en un premier circuit 301 de fluide caloporteur et en un deuxième circuit 302 de fluide caloporteur. Le premier circuit 301 et le deuxième circuit 302 ne sont pas communicants entre eux.

Le premier circuit 301 comprend un premier échangeur thermique 50 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un flux d’air extérieur 5 à un habitacle du véhicule. Afin de pouvoir interagir avec le flux d’air extérieur 5, le premier échangeur thermique 50 peut par exemple être positionné en face avant du véhicule. Le premier échangeur thermique 50 comprend une bouche d’entrée 501 et une bouche de sortie 502. On comprend que lorsque le fluide caloporteur est en circulation et traverse le premier échangeur 50, le fluide caloporteur entre par la bouche d’entrée 501 et ressort par la bouche de sortie 502.

Le premier circuit 301 comprend également un deuxième échangeur thermique 55 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un flux d’air intérieur 6 envoyé vers l’habitacle du véhicule. Le deuxième échangeur thermique 55 permet donc de chauffer le flux d’air intérieur 6 afin que ce dernier soit envoyé dans l’habitacle pour réchauffer celui-ci. A ce titre, le deuxième échangeur thermique 55 peut par exemple être intégré au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 4.

Le deuxième circuit 302 est quant à lui dédié à un traitement thermique d’un moteur électrique 7 et/ou d’un module électronique de commande 8 et/ou d’un élément de stockage électrique 9. Par traitement thermique, il faut comprendre un refroidissement des éléments suscités qui sont susceptibles de dégager de la chaleur lorsqu’ils sont en fonctionnement, mais également potentiellement un chauffage de ces mêmes éléments, par exemple en cas de température ambiante extrêmement basse.

Afin de participer au traitement thermique du moteur électrique 7 et/ou du module de commande électronique 8 et/ou de l’élément de stockage électrique 9, le deuxième circuit comprend notamment un troisième échangeur thermique 58. Tout comme pour le premier échangeur thermique 50, le troisième échangeur thermique 58 est configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 5. Le troisième échangeur thermique 58 est donc disposé de sorte à être au niveau d’une trajectoire du flux d’air extérieur 5, au même titre que le premier échangeur thermique 50. Le troisième échangeur thermique 58 comprend un orifice d’entrée 581 et un orifice de sortie 582. Le fluide caloporteur, lorsque celui-ci est en circulation au sein du deuxième circuit 302 et traverse le troisième échangeur thermique 58, entre par l’orifice d’entrée 581 et ressort par l’orifice de sortie 582.

Au sein du dispositif de traitement thermique 3 selon l’invention, le premier échangeur thermique 50 et le troisième échangeur thermique 58 sont disposés côte à côte, de sorte à ce que leurs plans d’allongement respectifs soient confondus entre eux. Une telle configuration permet d’avoir une indépendance entre le premier circuit 301 et le deuxième circuit 302. Autrement dit, le fluide caloporteur ne peut pas circuler du premier circuit 301 vers le deuxième circuit 302 et inversement. Cela signifie également que la bouche d’entrée 501 et l’orifice d’entrée 581, ainsi que la bouche de sortie 502 et l’orifice de sortie 582 sont distincts entre eux.

Sur la , les plans d’allongement du premier échangeur thermique 50 et du troisième échangeur thermique 58 sont confondus, mais il est possible que ces mêmes plans d’allongement soient simplement parallèles entre eux sans être confondus pour autant. Le premier échangeur thermique 50 et le troisième échangeur thermique 58 peuvent également être sensiblement parallèles entre eux à +/- 2°. Le premier échangeur thermique 50 et le troisième échangeur thermique 58 ne sont par ailleurs pas superposés par rapport à une direction du flux d’air extérieur 5. Autrement dit, une portion du flux d’air extérieur 5 traversant le premier échangeur thermique 50 ne traverse pas le troisième échangeur thermique 58 et vice versa. Le dispositif de traitement thermique 3 selon l’invention se distingue donc d’un dispositif de traitement thermique comprenant un unique échangeur thermique en lieu et place du premier échangeur thermique 50 et du troisième échangeur thermique 58, et qui implique donc qu’au moins une portion du dispositif de traitement thermique est commune au premier circuit 301 et au deuxième circuit 302.

Le premier échangeur thermique 50 et le troisième échangeur thermique 58 peuvent être deux échangeurs indépendants l’un par rapport à l’autre, ou bien peuvent former un ensemble monobloc comprenant une jonction séparant le premier échangeur thermique 50 et le troisième échangeur thermique 58.

Pour entrer plus en détails quant à la structure du premier circuit 301 et du deuxième circuit 302, le premier circuit 301 comprend une section principale 30 s’étendant entre un premier point de convergence 91 et un premier point de divergence 81. A partir du premier point de divergence 81, le premier circuit 301 se divise en une première section 31 et en une deuxième section 32, chacune s’étendant jusqu’au premier point de convergence 91.

La section principale 30 comprend une pompe principale 71 assurant la mise en circulation du fluide caloporteur au sein du premier circuit 301. La section principale 30 comprend également un quatrième échangeur thermique 56 configuré pour opérer un échange de chaleur avec un fluide réfrigérant d’un circuit de fluide réfrigérant 2. L’échange de chaleur opéré par le quatrième échangeur thermique 56 permet de pré-refroidir le fluide réfrigérant compressé en amont du quatrième échangeur thermique tel que cela sera détaillé par la suite. Le quatrième échangeur thermique 56 permet également de préchauffer le fluide caloporteur dans une potentielle optique de chauffage de l’habitacle du véhicule par la suite. La section principale 30 s’étend jusqu’au premier point de divergence 81. Une première valve trois voies 75 peut par exemple être disposée au niveau du premier point de divergence et être contrôlée à distance afin de diriger le fluide caloporteur vers la première section 31 et/ou vers la deuxième section 32 en fonction du besoin.

La première section 31 du premier circuit 301 est la section qui conduit le fluide caloporteur jusqu’au premier échangeur thermique 50, puis jusqu’au premier point de convergence 91. La circulation du fluide caloporteur au sein du premier échangeur thermique 50 permet par exemple un déchargement des calories du fluide caloporteur par le flux d’air extérieur 5, et ce afin de participer de nouveau au pré-refroidissement du fluide réfrigérant lorsque le fluide caloporteur traverse de nouveau le quatrième échangeur thermique 56.

La deuxième section 32 comprend le deuxième échangeur thermique 55 qui assure le chauffage du flux d’air intérieur 6 qui peut alors chauffer l’habitacle du véhicule par la suite. Le passage du fluide caloporteur à travers le quatrième échangeur thermique 56 permet donc d’assurer un chauffage du fluide caloporteur qui est alors apte à chauffer le flux d’air intérieur 6 lors du passage au sein du deuxième échangeur thermique 55. Dans le cas où le fluide caloporteur n’a pas été suffisamment chauffé au sein du quatrième échangeur thermique 56, la deuxième section 32 comprend un élément de chauffage électrique 74, disposé au sein de la deuxième section 32, en amont du deuxième échangeur thermique 55, et permettant un chauffage supplémentaire du fluide caloporteur. En aval, du deuxième échangeur thermique 55, la deuxième section 32 s’étend jusqu’à rejoindre le premier point de convergence 91.

Le deuxième circuit 302, configuré pour traiter thermiquement le moteur électrique 7 et/ou le module électronique de commande 8 et/ou l’élément de stockage électrique 9, comprend une voie principale 33 incluant le troisième échangeur thermique 58. Le deuxième circuit 302 comprend également une première voie 34 au sein de laquelle s’opère le traitement thermique du moteur électrique 7 et du module électronique de commande 8, et une deuxième voie 35 au sein de laquelle s’opère le traitement thermique de l’élément de stockage thermique 9.

La voie principale 33 s’étend entre d’un deuxième point de divergence 82 à un troisième point de divergence 83. La première voie 34 s’étend quant à elle du troisième point de divergence 83 jusqu’au deuxième point de divergence 82. La répartition du fluide caloporteur s’effectuant au niveau du troisième point de divergence 83 est par exemple contrôlée par une deuxième valve trois voies 76, et la répartition du fluide caloporteur s’effectuant au niveau du deuxième point de divergence 82 est par exemple contrôlée par une troisième valve trois voies 77.

La circulation du fluide caloporteur notamment au niveau de la première voie 34 est initiée par une première pompe additionnelle 72 placée sur la première voie 34. Le fluide caloporteur circulant dans la première voie 34 interagit avec le module électronique de commande 8 et avec le moteur électrique 7 afin de traiter thermiquement ces derniers. Un tel traitement thermique peut se faire par exemple par échange de chaleur via un échangeur thermique non représenté. La première voie 34 se prolonge par la suite jusqu’au deuxième point de divergence 82, où le fluide caloporteur peut circuler vers la voie principale 33, par exemple pour décharger des calories au sein du troisième échangeur thermique 58 après avoir procédé au refroidissement du moteur électrique 7 et du module électronique de commande 8.

Au deuxième point de divergence 82, et selon le mode de fonctionnement actif, le fluide caloporteur peut également circuler vers une troisième voie 36. La troisième voie 36 permet un refroidissement supplémentaire du fluide caloporteur de par la présence d’un cinquième échangeur thermique 57. Le cinquième échangeur thermique 57, tout comme le quatrième échangeur thermique 56, est configuré pour opérer un échange de chaleur avec le fluide réfrigérant du circuit de fluide réfrigérant 2. Le fluide réfrigérant circulant à travers le cinquième échangeur thermique 57 est à basse température et permet donc le refroidissement du fluide caloporteur, par exemple après que ce dernier a procédé à un refroidissement du moteur électrique 7 et du module de commande électronique 8. Après avoir traversé le cinquième échangeur thermique 35, le fluide caloporteur peut circuler jusqu’à un deuxième point de convergence 92 qui constitue le point de départ de la deuxième voie 35, ou jusqu’à un troisième point de convergence 93, qui lui est disposé au niveau de la première voie 34, en amont de la première pompe additionnelle. La troisième voie 36 permet donc de refroidir le fluide caloporteur et de le faire circuler jusqu’à la première voie 34 et/ou la deuxième voie 35 en fonction du besoin en refroidissement du moteur électrique 7, du module électronique de commande 8 ou de l’élément de stockage électrique 9. La troisième voie 36 comprend un premier clapet anti-retour 79 afin que le fluide caloporteur passant par le troisième point de convergence 93 ne s’engage vers la troisième voie 36.

La deuxième voie 35 comprend une deuxième pompe additionnelle 73 permettant également la mise en circulation du fluide caloporteur. La présence de deux pompes au sein du deuxième circuit 302 est nécessaire afin de faire circuler le fluide caloporteur selon l’ensemble des différents modes de fonctionnement détaillés par la suite. Le traitement thermique de l’élément de stockage électrique 9 par le fluide caloporteur peut par exemple se faire par l’intermédiaire d’un échangeur thermique non représenté. La deuxième voie 35 se poursuit jusqu’à un quatrième point de divergence 84. Ce dernier peut par exemple comprendre une quatrième valve trois voies 78, qui permet notamment de faire circuler le fluide caloporteur provenant de la deuxième voie 35 vers la troisième voie 36, afin que le fluide caloporteur soit refroidi via le cinquième échangeur thermique 57.

Le deuxième circuit 302 comprend enfin une quatrième voie 37. La quatrième voie 37 débute au niveau du troisième point de divergence 83, mais également au niveau du quatrième point de divergence 84. Ainsi, le fluide caloporteur provenant de la voie principale 33 et le fluide caloporteur provenant de la deuxième voie 35 peuvent être dirigés vers la quatrième voie 37. Il est à noter que la quatrième voie 37 comprend un deuxième clapet anti-retour 70 afin que le fluide caloporteur s’engageant dans la quatrième voie 37 en provenance du quatrième point de divergence 84 ne circule vers le troisième point de divergence 83.

La quatrième voie 37 comprend un sixième échangeur thermique 59, qui est également disposé de façon à opérer un échange de chaleur avec le flux d’air extérieur 5. Le sixième échangeur thermique 59 est disposé en amont du premier échangeur thermique 50 et du troisième échangeur thermique 58 par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur 5. La quatrième voie 37 permet ainsi un refroidissement supplémentaire du fluide caloporteur si cela s’avère nécessaire. En sortie du sixième échangeur thermique 59, le fluide caloporteur peut circuler jusqu’au deuxième point de convergence 92 et/ou jusqu’au troisième point de convergence 93 afin de circuler respectivement au sein de la deuxième voie 35 ou de la première voie 34 et de fournir un apport de fluide caloporteur refroidi.

La représente la circulation du fluide caloporteur au sein du dispositif de traitement thermique 3 selon un premier mode de fonctionnement. Ce premier mode de fonctionnement a pour objectif de garantir un refroidissement du moteur électrique 7, du module de contrôle électronique 8 et de l’élément de stockage électrique 9, tout en agissant sur le fluide réfrigérant du circuit de fluide réfrigérant 2 afin que ce dernier puisse par exemple refroidir l’habitacle du véhicule via l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 4.

Pour ce faire, l’initiation de la circulation du fluide caloporteur au sein du premier circuit 301 est initiée par la pompe principale 71. Au sein de la section principale 30, le fluide caloporteur circule dans l’ordre à travers la pompe principale 71 et le quatrième échangeur thermique 56 afin de pré-refroidir le fluide réfrigérant circulant également à travers le quatrième échangeur thermique 56, le fluide réfrigérant étant à ce stade à température élevée. Par la suite, le fluide caloporteur atteint le premier point de divergence, où la première valve trois voies 75 n’autorise la circulation du fluide caloporteur qu’au sein de la première section 31. Le fluide caloporteur circule ainsi jusqu’au premier échangeur thermique 50 en y entrant via la bouche d’entrée 501 et en y sortant via la bouche de sortie 502. Grâce à l’échange de chaleur opéré entre le flux d’air extérieur 5 et le fluide caloporteur circulant au sein du premier échangeur thermique 50, la chaleur du fluide caloporteur emmagasinée après l’échange de chaleur effectué avec le fluide réfrigérant au sein du quatrième échangeur thermique 56 est dissipée dans le flux d’air extérieur 5. Le fluide caloporteur, en sortie du premier échangeur thermique 50, peut ainsi rejoindre la section principale 30 via le premier point de convergence 91, afin de refroidir de nouveau le fluide réfrigérant via le quatrième échangeur thermique 56.

La circulation du fluide caloporteur au sein du deuxième circuit 302 est quant à elle divisée en deux boucles. Une première boucle est dédiée au refroidissement du moteur électrique 7 et du module de commande électronique 8, tandis qu’une deuxième boucle est dédiée au refroidissement de l’élément de stockage électrique 9.

La circulation du fluide caloporteur au sein de la première boucle se fait exclusivement au sein de la voie principale 33 et de la première voie 34. La circulation du fluide caloporteur au niveau de la première boucle est initiée par la première pompe additionnelle 72. Le fluide caloporteur circule donc au sein de la première voie 34 et refroidit le module de commande électronique 8, puis le moteur électrique 7, qui sont tous deux susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement. Les calories sont ainsi récupérées par le fluide caloporteur. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’au deuxième point de divergence 82, où la troisième valve trois voies 77 dirige le fluide caloporteur exclusivement vers la voie principale 33. Au sein de cette dernière, le fluide caloporteur traverse le troisième échangeur thermique 58 en entrant par l’orifice d’entrée 581 et en sortant par l’orifice de sortie 582. Grâce à l’échange de chaleur opéré entre le flux d’air extérieur 5 et le fluide caloporteur circulant au sein du troisième échangeur thermique 58, la chaleur du fluide caloporteur emmagasinée après l’échange de chaleur effectué avec le module de commande électronique 8 et le moteur électrique 7 est dissipée dans le flux d’air extérieur 5. En sortie du troisième échangeur thermique 58, le fluide caloporteur circule jusqu’au troisième point de divergence 83, où la deuxième valve trois voies 76 dirige le fluide caloporteur exclusivement vers la première voie 34 afin que ce dernier puisse de nouveau refroidir le module de commande électronique 8 et le moteur électrique 7.

La deuxième boucle de fluide caloporteur formée au sein du deuxième circuit 302 a pour fonction de refroidir l’élément de stockage électrique 9. Le fluide caloporteur circulant selon la deuxième boucle est donc entraîné au sein de la deuxième voie 35 par la deuxième pompe additionnelle 73 et permet donc de refroidir l’élément de stockage électrique 9 en captant la chaleur de ce dernier. Le fluide caloporteur réchauffé par l’échange de chaleur avec l’élément de stockage électrique 9 circule ensuite jusqu’au quatrième point de divergence 84 où la quatrième valve trois voies 78 dirige celui-ci exclusivement au sein de la troisième voie 36. Le fluide caloporteur est alors refroidi en traversant le cinquième échangeur thermique 57, grâce à l’échange de chaleur opéré avec le fluide réfrigérant froid du circuit de fluide réfrigérant 2. En sortie du cinquième échangeur thermique 57, le fluide caloporteur froid circule jusqu’u deuxième point de convergence 92 afin de rejoindre la deuxième voie 35 en amont de la deuxième pompe additionnelle 73. Les calories générées par l’élément de stockage électrique 9 sont ainsi régulièrement captées par le fluide caloporteur qui protège ainsi l’élément de stockage électrique 9 d’une potentielle surchauffe.

La représente la circulation du fluide caloporteur au sein du dispositif de traitement thermique 3 selon un deuxième mode de fonctionnement. Ce dernier est similaire au premier mode de fonctionnement à l’exception que le flux d’air extérieur 5 ne dissipe pas suffisamment les calories emmagasinées par le fluide caloporteur lorsque ce dernier traverse le troisième échangeur thermique 58, et qu’il est donc nécessaire de générer un refroidissement supplémentaire du fluide caloporteur.

Pour ce faire, en sortie du troisième échangeur thermique 58, au lieu de diriger l’intégralité du fluide caloporteur vers la première voie 34, la deuxième valve trois voies 76 va diriger une première fraction de fluide caloporteur vers la première voie 34 tel que cela est représenté sur la , et une deuxième fraction de fluide caloporteur vers la quatrième voie 37. Le fluide caloporteur circulant dans la quatrième voie 37 traverse alors le sixième échangeur thermique 59 où que le flux d’air extérieur 5 traverse en amont du troisième échangeur thermique 58. Une fois le refroidissement de la deuxième fraction de fluide caloporteur via le sixième échangeur thermique 59 effectué, cette dernière circule ensuit jusqu’au troisième point de convergence afin de rejoindre la première voie 34.

La circulation du fluide caloporteur au sein de la quatrième voie 37 offre ainsi un refroidissement supplémentaire du moteur électrique 7 et/ou du module de commande électronique 8. Il est à noter que le fluide caloporteur en sortie du sixième échangeur thermique 59 peut également rejoindre la deuxième voie 35 dans le cas où c’est l’élément de stockage électrique 9 qui nécessite un refroidissement plus intense.

La circulation de fluide caloporteur étant, à l’exception de ce qui vient d’être décrit, identique à la circulation de fluide caloporteur illustrée au sein de la , on se reportera à la description de cette dernière pour les détails concernant ladite circulation.

La représente la circulation du fluide caloporteur au sein du dispositif de traitement thermique 3 selon un troisième mode de fonctionnement. Le troisième mode de fonctionnement consiste à participer au chauffage de l’habitacle du véhicule via le premier circuit 301 tout en refroidissant le moteur électrique 7 et le module de commande électronique 8 via le deuxième circuit 302.

Au niveau du premier circuit 301, la circulation du fluide caloporteur est de nouveau initiée par la pompe principale 71. Le fluide caloporteur circule au sein de la section principale 30, en étant chauffé par l’échange de chaleur se produisant au niveau du quatrième échangeur thermique 56, et ce tout en pré-refroidissant le fluide réfrigérant d’autre part. Après avoir été chauffé, le fluide caloporteur circule jusqu’au premier point de divergence 81, où la première valve trois voies 75 redirige le fluide caloporteur exclusivement au sein de la deuxième section 32. A ce stade, il peut alors être chauffé de manière supplémentaire par l’élément de chauffage électrique 74 si l’échange de chaleur via le quatrième échangeur thermique 56 a augmenté la température du fluide caloporteur de manière insuffisante. Ceci étant fait, le fluide caloporteur circule à haute température à travers le deuxième échangeur thermique 55 afin d’opérer un échange de chaleur avec le flux d’air intérieur 6 avant de rejoindre la section principale 30 en amont de la pompe principale 71, et ce via le premier point de convergence 91. Le fluide caloporteur est ainsi placé à haute température afin de chauffer le flux d’air intérieur 6, ce dernier permettant ainsi de chauffer l’habitacle du véhicule.

Dans ce troisième mode de fonctionnement, au niveau du deuxième circuit 302, le fluide caloporteur circule selon une boucle garantissant le refroidissement du moteur électrique 7 et du module de commande électronique 8. Le fluide caloporteur est ainsi entraîné au sein de la première voie 34 afin de refroidir le module de commande électronique 8, puis le moteur électrique 7 de manière similaire à ce qui a été décrit précédemment. Le fluide circule ensuite jusqu’au deuxième point de divergence 82, où la troisième valve trois voies 77 qui va diriger le fluide caloporteur au sein de la troisième voie 36. Le fluide caloporteur, chauffé suite au refroidissement du module de commande électronique 8 et du moteur électrique 7, est alors refroidi au sein du cinquième échangeur thermique 57 par le fluide réfrigérant circulant au sein du circuit de fluide réfrigérant 2. Une fois sorti du cinquième échangeur thermique 57, le fluide caloporteur refroidi circule jusqu’à rejoindre la première voie 34, en amont de la première pompe additionnelle 72.

La représente un système de traitement thermique 1 pour véhicule comprenant le circuit de fluide réfrigérant 2 mentionné précédemment, ainsi que le dispositif de traitement thermique 3. Sur cette , le dispositif de traitement thermique 3 représenté en traits mixtes est identique à celui décrit sur les figures précédentes et l’on se reportera donc à la description de la concernant les propriétés structurelles et fonctionnelles du dispositif de traitement thermique 3. La description ci-après est présente donc un exemple de circuit de fluide réfrigérant 2 compatible pour interagir avec le dispositif de traitement thermique 3, et permet de mieux comprendre lesdites interactions entre le circuit de fluide réfrigérant 2 et le dispositif de traitement thermique 3. Pour des raisons de clarté, le flux d’air extérieur 5 n’est pas illustré comme traversant l’ensemble des échangeurs interagissant avec celui-ci, mais le flux d’air extérieur 5 interagit bien avec tous ces échangeurs.

Le circuit de fluide réfrigérant 2 est configuré pour autoriser la circulation du fluide réfrigérant pouvant par exemple être un fluide de type R134a ou R1234yf.

Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend une pluralité de branches formant un circuit fermé. Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend notamment une branche principale 20 qui débute en une première zone de convergence 28 et qui se termine en une première zone de divergence 25. Le fluide réfrigérant circule au sein de la branche principale 20 de la première zone de convergence 28 vers la première zone de divergence 25. La branche principale 20 comprend notamment un dispositif de compression 61 et un premier échangeur de chaleur 51.

Le dispositif de compression 61 assure la circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 et la mise à haute pression et à haute température dudit fluide réfrigérant.

Le premier échangeur de chaleur 51 est configuré pour opérer un échange de chaleur avec le flux d’air extérieur 5 et doit donc être positionné de sorte à être au niveau de la trajectoire dudit flux d’air extérieur 5. A ce titre, à l’instar du premier échangeur thermique 50 et du troisième échangeur thermique 58, le premier échangeur de chaleur 51 peut par exemple être positionné au niveau de la face avant du véhicule. Le premier échangeur de chaleur 51 peut faire office de condenseur ou d’évaporateur en fonction du rôle du circuit de fluide réfrigérant 2. Le premier échangeur de chaleur 51 est disposé en amont du premier échangeur thermique 50 et du troisième échangeur thermique 58 par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur 5, et en aval du sixième échangeur thermique 59.

La première zone de divergence 25 est située en aval du premier échangeur de chaleur 51 et permet la séparation de la branche principale 20 en une première branche 21 et en une deuxième branche 22. La première branche 21 comprend notamment un deuxième échangeur de chaleur 52 pouvant par exemple être disposée, tout comme le deuxième échangeur thermique 55, au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 4. Le deuxième échangeur de chaleur 52 est configuré pour participer à la fonction de climatisation du véhicule grâce à un échange de chaleur avec le flux d’air intérieur 6. Afin d’améliorer la capacité de refroidissement du deuxième échangeur de chaleur 52, la première branche 21 comprend un premier organe de détente 63 permettant d’abaisser la pression du fluide réfrigérant avant son entrée au sein du deuxième échangeur de chaleur 52.

La branche principale 20 permet de faire circuler le fluide réfrigérant à travers le quatrième échangeur thermique 56 décrit précédemment. Le quatrième échangeur thermique 56 est disposé en aval du dispositif de compression 61. Ce dernier compresse le fluide réfrigérant qui traverse alors le quatrième échangeur thermique à très haute température et est ainsi refroidi et condensé par le fluide caloporteur comme cela a été décrit précédemment.

Après pré-refroidissement via le quatrième échangeur thermique 56, le fluide réfrigérant circule dans la branche principale 20 jusqu’au premier échangeur de chaleur 51. La branche principale 20 comprend un deuxième organe de détente 64 en amont du premier échangeur de chaleur 51 et en aval du quatrième échangeur thermique 56. Le deuxième organe de détente 64 peut assurer une pré-détente du fluide réfrigérant avant son passage au sein du premier échangeur de chaleur 51. En fonction d’un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, l’échange de chaleur qui se déroule au sein du premier échangeur de chaleur 51 entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur 5 peut permettre soit de refroidir le fluide réfrigérant, soit de refroidir le flux d’air extérieur afin que ce dernier parvienne au niveau du premier échangeur thermique 50 et du troisième échangeur thermique 58 à plus basse température, par exemple dans le but de favoriser au maximum la capture de calories du fluide caloporteur circulant au sein du premier échangeur thermique 50 ou du troisième échangeur thermique 58.

En sortie du premier échangeur de chaleur 51, le fluide réfrigérant circule jusqu’à la première zone de divergence 25 et peut alors circuler au sein de la première branche 21 ou de la deuxième branche 22 en fonction du besoin. A ce titre, la deuxième branche 22 comprend une première vanne 66 qui, en position ouverte, autorise la circulation du fluide réfrigérant au sein de la deuxième branche 22. Dans cette situation, le fluide réfrigérant circule alors jusqu’à la première zone de convergence 28 et rejoint ainsi la branche principale 20.

Si la première vanne 66 est en position fermée, le fluide réfrigérant ne peut que circuler au sein de la première branche 21. Le fluide réfrigérant traverse alors un troisième échangeur de chaleur 53, disposé en amont du premier échangeur de chaleur 51 par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur 5. Le troisième échangeur de chaleur 53 fait office de sous-refroidisseur, et garantit un refroidissement important du fluide réfrigérant de par son positionnement en amont du premier échangeur de chaleur 51 par rapport au flux d’air extérieur 5.

Le fluide réfrigérant, en sortie du troisième échangeur de chaleur 53 circule au sein de la première branche 21 jusqu’à une deuxième zone de divergence 26. La deuxième zone de divergence 26 permet au fluide réfrigérant de poursuivre sa circulation au sein de la première branche 21 et/ou de circuler au sein d’une troisième branche 23 du circuit de fluide réfrigérant 2.

La première branche 21 se poursuit jusqu’au premier organe de détente 63 puis au deuxième échangeur de chaleur 52 évoqué précédemment et garantissant l’opération de refroidissement du flux d’air intérieur 6 au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation 4. La première branche 21 se termine par la suite au niveau de la première zone de convergence 28, rejoignant ainsi la branche principale 20.

La troisième branche 23 débute à la deuxième zone de divergence 26 et se termine à la première zone de convergence 28, et comprend le cinquième échangeur thermique 57 évoqué précédemment. La troisième branche 23 est ainsi mise en place dans le but de décharger les calories du fluide caloporteur, tel que cela a été décrit au sein des figures 2 à 4. Afin d’optimiser la pression du fluide réfrigérant, la troisième branche 23 comprend un dispositif de détente 65, en amont du cinquième échangeur thermique 57. Le fluide réfrigérant, après avoir traversé le cinquième échangeur thermique 57 rejoint par la suite la branche principale 20 via la première zone de convergence 28. Cette dernière permet donc la jonction de la première branche 21, de la deuxième branche 22 et de la troisième branche 23 à la branche principale 20.

La branche principale 20 comprend également un dispositif d’accumulation 62, en aval de la première zone de convergence 28 et en amont du dispositif de compression 61. Le dispositif d’accumulation 62 permet de récupérer le fluide réfrigérant issu de la première branche 21, de la deuxième branche 22 et de la troisième branche 23 et de conserver une potentielle fraction de fluide réfrigérant sous forme liquide afin que ladite fraction ne poursuive pas sa circulation au sein de la branche principale 20 et n’endommage le dispositif de compression 61 en parcourant celui-ci.

Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également un échangeur de chaleur interne 54 disposé en aval du dispositif d’accumulation 62 et en amont du dispositif de compression 61 au niveau de la branche principale 20, et en aval du troisième échangeur de chaleur 53 et en amont de la deuxième zone de divergence 26 au niveau de la première branche 21. L’échange de chaleur opéré par l’échangeur de chaleur interne 54 permet d’optimiser le refroidissement du fluide réfrigérant circulant au sein de la première branche 21.

Enfin, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend une quatrième branche 24 disposée entre une troisième zone de divergence 27 et une deuxième zone de convergence 29. La troisième zone de divergence 27 est disposée au niveau de la branche principale 20, en aval du quatrième échangeur thermique 56 et en amont du deuxième organe de détente 64. La deuxième zone de convergence 29 quant à elle est disposée au niveau de la première branche, en aval du troisième échangeur de chaleur 53 et en amont de l’échangeur de chaleur interne 54. La quatrième branche 24 permet donc de joindre la branche principale 20 à la première branche 21 sans traverser le premier échangeur de chaleur 51 et le troisième échangeur de chaleur 53. Faire circuler le fluide réfrigérant via la quatrième branche 24 permet par exemple de mettre en œuvre un mode de déshumidification consistant à refroidir puis à chauffer le flux d’air intérieur 6 respectivement via le deuxième échangeur de chaleur 52 et le deuxième échangeur thermique 55. La circulation du fluide réfrigérant au sein de la quatrième branche 24 est gérée par une deuxième vanne 67.

Afin d’éviter une circulation du fluide réfrigérant à contre-sens en sortie de la quatrième branche 24, c’est-à-dire selon un sens de circulation allant de la deuxième zone de convergence 29 vers le troisième échangeur de chaleur 53, la première branche 21 comprend un troisième clapet anti-retour 68 en aval du troisième échangeur de chaleur 53 et en amont de la deuxième zone de convergence 29.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.

L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un dispositif de traitement thermique permettant de former deux circuits de fluide caloporteur distincts. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, elles comprennent un dispositif de traitement thermique conforme à l’invention.

Claims

Dispositif de traitement thermique (3) pour véhicule, comprenant au moins un premier circuit (301) de fluide caloporteur et un deuxième circuit (302) de fluide caloporteur, le premier circuit (301) de fluide caloporteur comprenant une pompe principale (71), un premier échangeur thermique (50) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un flux d’air extérieur (5) à un habitacle du véhicule, et un deuxième échangeur thermique (55) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un flux d’air intérieur (6) destiné à être envoyé vers l’habitacle du véhicule, le deuxième circuit (302) de fluide caloporteur comprenant au moins une première pompe additionnelle (72), au moins une deuxième pompe additionnelle (73), et un troisième échangeur thermique (58) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur (5), caractérisé en ce que le premier échangeur thermique (50) et le troisième échangeur thermique (58) sont côte à côte et s’étendent dans des plans d’allongement destinés à être traversés par le flux d’air extérieur (5), lesdits plans d’allongement étant parallèles entre eux à +/- 2°.
Dispositif de traitement thermique (3) selon la revendication 1, dans lequel les plans d’allongement du premier échangeur thermique (50) et du troisième échangeur thermique (58) sont confondus.
Dispositif de traitement thermique (3) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier échangeur thermique (50) et le troisième échangeur thermique (58) forment un ensemble monobloc.
Dispositif de traitement thermique (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier échangeur thermique (50) comprend une bouche d’entrée (501) et une bouche de sortie (502) et le troisième échangeur thermique (58) comprend un orifice d’entrée (581) et un orifice de sortie (582), la bouche d’entrée (501) étant distincte de l’orifice d’entrée (581) et la bouche de sortie (502) étant distincte de l’orifice de sortie (582).
Dispositif de traitement thermique (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier circuit (301) de fluide caloporteur comprend une section principale (30) débutant à un premier point de convergence (91) et se terminant à un premier point de divergence (81), ainsi qu’une première section (31) et une deuxième section (32) qui débutent toutes deux au premier point de divergence (81) et se terminent au premier point de convergence (91).
Dispositif de traitement thermique (3) selon la revendication précédente, dans lequel la section principale (30) comprend la pompe principale (71) et un quatrième échangeur thermique (56) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et un fluide réfrigérant d’un circuit de fluide réfrigérant (2).
Dispositif de traitement thermique (3) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la première section (31) comprend le premier échangeur thermique (50), la deuxième section (32) comprenant le deuxième échangeur thermique (55).
Dispositif de traitement thermique (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième circuit (302) de fluide caloporteur comprend une voie principale (33) comprenant le troisième échangeur thermique (58) et s’étendant entre un deuxième point de divergence (82) et un troisième point de divergence (83).
Dispositif de traitement thermique (3) selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième circuit (302) de fluide caloporteur comprend une première voie (34) débutant au troisième point de divergence (83) et se terminant au deuxième point de divergence (82), la première voie (34) étant pourvue de la première pompe additionnelle (72) et étant configurée pour traiter thermiquement un moteur électrique (7) et/ou un module électronique de commande (8).
Dispositif de traitement thermique (3) selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième circuit (302) de fluide caloporteur comprend une deuxième voie (35) débutant à un deuxième point de convergence (92) et se terminant à un quatrième point de divergence (84), la deuxième voie (35) étant pourvue de la deuxième pompe additionnelle (73) et étant configurée pour traiter thermiquement un module de stockage électrique (9).
Système de traitement thermique (1) d’un véhicule comprenant au moins un dispositif de traitement thermique (3) selon l’une des quelconques revendications précédentes, et un circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant au moins un dispositif de compression (61), un premier échangeur de chaleur (51) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur (5) et un deuxième échangeur de chaleur (52) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur (6).
Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, combiné avec la revendication 6, dans lequel le quatrième échangeur thermique (56) est disposé au sein du circuit de fluide réfrigérant (2), entre le dispositif de compression (61) et le premier échangeur de chaleur (51).