FR3117411A1 - Système de traitement thermique d’un véhicule - Google Patents

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Abstract

Système de traitement thermique d’un véhicule La présente invention concerne un système de traitement thermique (1) d’un véhicule, comprenant un circuit de fluide réfrigérant (2) et un circuit de fluide caloporteur (15, 18), le circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant un premier échangeur de chaleur (6) et un deuxième échangeur de chaleur (7) configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur (8) à un habitacle du véhicule, le circuit de fluide caloporteur (15, 18) comprenant un premier échangeur thermique (11) et un deuxième échangeur thermique (12) configurés pour opérer un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et le flux d’air extérieur (8), caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur (6), le deuxième échangeur de chaleur (7), le premier échangeur thermique (11) et le deuxième échangeur thermique (12) sont superposés, formant quatre couches d’échanges de chaleur. (figure 1)

Description

Système de traitement thermique d’un véhicule
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 composant d’une chaîne de traction de ce véhicule.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant et d’au moins un circuit de fluide caloporteur, 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 circuit de fluide caloporteur 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 circuit de fluide caloporteur 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.
Pour traiter thermiquement l’habitacle du véhicule et/ou les composants de la chaine de traction du véhicule, un échange de chaleur est effectué entre les fluides précédemment évoqués et un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule. Pour ce faire, lesdits fluides passent par des échangeurs de chaleur disposés au sein d’une face avant du véhicule, le flux d’air extérieur s’engouffrant au sein de la face avant pour agir thermiquement sur les fluides passant par ces échangeurs de chaleur. Un objectif d’amélioration d’un tel système de traitement thermique est de désencombrer la face avant du véhicule en mettant en place des échangeurs de chaleur de taille moindre mais tout en maintenant l’efficacité de traitement thermique de ces dits échangeurs.
La présente invention se propose de répondre à cet objectif en proposant un système de traitement thermique d’un véhicule, comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et au moins un circuit de fluide caloporteur, le circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un dispositif de compression, un premier échangeur de chaleur et un deuxième échangeur de chaleur, lesdits échangeurs de chaleur étant configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule qui traverse lesdits échangeurs de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant comprenant en outre un troisième échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule, le circuit de fluide caloporteur comprenant au moins un premier échangeur thermique et au moins un deuxième échangeur thermique configurés pour opérer un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et le flux d’air extérieur, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont au moins partiellement superposés les uns par rapport aux autres le long d’une direction parallèle au flux d’air extérieur, formant au moins quatre couches d’échanges de chaleur, les couches d’échange de chaleur étant agencées de manière à réaliser une alternance entre une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs de chaleur du circuit de fluide réfrigérant et une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs thermiques du circuit de fluide caloporteur.
Le fait de multiplier les couches d’échange de chaleur destinées à interagir avec le flux d’air extérieur permet donc d’opérer un échange de chaleur efficace au sein de chacun des circuits, tout en se donnant la possibilité de réduire les dimensions des échanges de chaleur. L’espace libéré au sein de la face avant du véhicule permet ainsi la mise en place de composants supplémentaires, relatifs au système de traitement thermique ou non.
Le dispositif de compression permet la mise en circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est compressé à haute pression et peut circuler selon un trajet relatif à un mode de fonctionnement du système de traitement thermique afin d’opérer une pluralité d’échanges de chaleur. Le fluide réfrigérant peut par exemple être un fluide de type R134a ou R1234yf.
Le dispositif de compression ne pouvant compresser que le fluide réfrigérant en phase gazeuse, le système de traitement thermique peut comprendre un dispositif d’accumulation, disposé en amont du dispositif de compression afin de retenir une phase liquide du fluide réfrigérant pour éviter que celle-ci circule au sein du dispositif de compression et endommage ce dernier.
Le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur interagissent avec le flux d’air extérieur et doivent donc être disposés de sorte à ce que le flux d’air extérieur traverse les deux échangeurs de chaleur. Comme indiqué précédemment, les deux échangeurs de chaleur peuvent être disposés au niveau de la face avant du véhicule, mais il est possible de les placer au sein de toutes zones du véhicule pouvant être traversés par un flux d’air extérieur apte à s’engouffrer au sein du véhicule.
Le troisième échangeur de chaleur est quant à lui disposé au niveau d’une trajectoire du flux d’air intérieur. Le troisième échangeur de chaleur est configuré pour que le fluide réfrigérant y circule à basse température afin de refroidir le flux d’air intérieur qui est envoyé au sein de l’habitacle du véhicule par la suite. On comprend ainsi que le troisième échangeur assure de manière indirecte un refroidissement de l’habitacle du véhicule. A ce titre, le troisième échangeur de chaleur peut être installé au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, qui assure une circulation du flux d’air intérieur de manière cyclique afin de refroidir ou de chauffer l’habitacle selon le mode de fonctionnement du système de traitement thermique.
Le circuit de fluide caloporteur est configuré pour faire circuler un fluide caloporteur pouvant par exemple être de l’eau glycolée. Le fluide caloporteur peut circuler à travers le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique qui sont également agencés sur le trajet du flux d’air extérieur.
Le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont ainsi agencés de manière parallèle ou sensiblement parallèle au premier échangeur de chaleur et au deuxième échangeur de chaleur, chacun de ces échangeurs de chaleur ou thermique forme une couche d’échange de chaleur. Par couche d’échange de chaleur, il faut comprendre une zone ou est disposée au moins un échangeur de chaleur ou au moins un échangeur thermique. Le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont superposés les uns sur les autres de manière à ce que le flux d’air extérieur traverse chacun d’entre eux une seule fois et de manière successive.
Les couches d’échange de chaleur sont disposées de sorte à former une alternance entre une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur de chaleur et une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur thermique, et ce afin de favoriser les échanges de chaleur relatifs à chacun des circuits avec le flux d’air extérieur.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier échangeur de chaleur est disposé en amont du premier échangeur thermique et en aval du deuxième échangeur thermique par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur, le deuxième échangeur de chaleur étant disposé en amont du deuxième échangeur thermique par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur. Autrement dit, le flux d’air extérieur, après s’être engouffré au sein du véhicule, traverse dans l’ordre le deuxième échangeur de chaleur, le deuxième échangeur thermique, le premier échangeur de chaleur et enfin le premier échangeur thermique.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de traitement thermique comprend un premier circuit de fluide caloporteur configuré pour traiter thermiquement au moins un moteur électrique du véhicule et/ou au moins un module électronique de commande du moteur électrique, et un deuxième circuit de fluide caloporteur configuré pour traiter thermiquement un élément de stockage électrique du véhicule. Le premier circuit de fluide caloporteur et le deuxième circuit de fluide caloporteur sont totalement indépendants l’un de l’autre.
Le moteur électrique, le module électronique de commande et l’élément de stockage électrique sont des éléments constitutifs d’une chaine de traction d’un véhicule électrique ou hybride. Ces éléments sont susceptibles de dégager de la chaleur lors de leur fonctionnement, ce qui peut conduire à leur dysfonctionnement. Dans cette situation il est indispensable de procéder à leur refroidissement. Il en va de même par exemple lorsque la température ambiante est élevée. Le traitement thermique peut également consister en un réchauffement du moteur électrique, du module électronique de commande et de l’élément de stockage électrique lorsque la température ambiante est basse.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier circuit de fluide caloporteur comprend une première pompe, le premier échangeur thermique, le deuxième échangeur thermique et un troisième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. La première pompe permet de mettre en circulation le fluide caloporteur au sein du premier circuit de fluide caloporteur. Dans une optique de refroidissement du moteur électrique et/ou du module de commande électronique, le fluide caloporteur récupère les calories crées par la chaleur dégagée par ledit moteur électrique et/ou ledit module de commande électronique. Un tel refroidissement peut se faire par exemple par échange de chaleur. Après un tel refroidissement, le fluide caloporteur doit céder les calories récupérées. Ces calories peuvent donc être cédées grâce au flux d’air extérieur en traversant le premier échangeur thermique et/ou le deuxième échangeur thermique.
Le troisième échangeur thermique est disposé de sorte à opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. Un tel échange de chaleur peut avoir des effets multiples, par exemple refroidir le fluide caloporteur à l’aide du fluide réfrigérant, tout en réchauffant le fluide réfrigérant afin de d’éviter des pertes de charge au sein du circuit de fluide réfrigérant. Les calories peuvent ainsi également être cédées grâce au fluide réfrigérant via traversée du troisième échangeur thermique. En fonction du mode de fonctionnement du système de traitement thermique, la circulation à travers un ou plusieurs de ces échangeurs thermiques peut être privilégiée.
Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend une deuxième pompe et un quatrième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. La deuxième pompe permet de mettre en circulation le fluide caloporteur dans le deuxième circuit de fluide caloporteur. Les calories générées par l’élément de stockage électrique et récupérées par le fluide caloporteur peuvent être dissipées via le quatrième échangeur thermique.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un premier organe de détente disposé en amont du troisième échangeur de chaleur et un deuxième organe de détente disposé en amont du quatrième échangeur thermique. Les organes de détente permettent de détendre le fluide réfrigérant afin d’abaisser sa température. Le fluide réfrigérant refroidi peut ainsi servir à refroidir le flux d’air intérieur en traversant le troisième échangeur de chaleur, ou bien le fluide caloporteur en traversant le quatrième échangeur thermique.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un dispositif de détente disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur. Le dispositif de détendre permet d’abaisser la température du fluide réfrigérant avant de traverser le deuxième échangeur de chaleur. La détente du fluide réfrigérant en amont du deuxième échangeur de chaleur peut par exemple permettre de refroidir le flux d’air extérieur.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur, selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant est exploité selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule. On comprend ainsi que le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur sont disposés en série l’un par rapport à l’autre au sein du circuit de fluide réfrigérant. Dans un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant circule du premier échangeur de chaleur vers le deuxième échangeur de chaleur dans la mesure où le fluide réfrigérant doit être détendu au moins par le premier organe de détente et non pas par le dispositif de détente.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur et le premier échangeur de chaleur, selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant est exploité selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule. Lorsqu’il est nécessaire de chauffer l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant doit être détendu en amont du premier échangeur de chaleur et du deuxième échangeur de chaleur. C’est donc le dispositif de détente en amont du deuxième échangeur de chaleur qui est chargé de la détente du fluide réfrigérant. La circulation du fluide réfrigérant se fait donc nécessairement du deuxième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un quatrième échangeur de chaleur disposé en aval du dispositif de compression et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur. Autrement dit, le fluide réfrigérant circulant au sein du quatrième échangeur de chaleur permet de chauffer le flux d’air intérieur. Etant donné que le quatrième échangeur de chaleur est en aval du dispositif de compression, le fluide réfrigérant est donc à haute pression et haute température avant de traverser le quatrième échangeur de chaleur. Tout comme le troisième échangeur de chaleur, le quatrième échangeur de chaleur peut être disposé au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un cinquième échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur, le cinquième échangeur de chaleur étant agencé en aval du premier échangeur thermique par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur de manière à former une cinquième couche d’échange de chaleur. Le cinquième échangeur de chaleur est par ailleurs disposé en série avec le premier échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur. Ainsi, le fluide réfrigérant circule du cinquième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur puis le deuxième échangeur de chaleur dans le mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule. Dans un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant du deuxième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur puis le cinquième échangeur de chaleur. Le cinquième échangeur de chaleur est superposé aux échangeurs de chaleur et aux échangeurs thermiques interagissant avec le flux d’air extérieur. Une nouvelle couche d’échange de chaleur est ainsi formée par le cinquième échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comprend un cinquième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur. Le cinquième échangeur thermique permet un refroidissement passif du fluide caloporteur en cas de température ambiante modérée.
Selon une caractéristique de l’invention, le cinquième échangeur thermique peut être agencé en amont du deuxième échangeur de chaleur par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur de manière à former une couche d’échange de chaleur supplémentaire. Le cinquième échangeur thermique est donc disposé en amont de la superposition des autres échangeurs de chaleur et échangeurs thermiques.
Selon une caractéristique de l’invention, le cinquième échangeur thermique peut être agencé de manière à partager la même couche d’échange de chaleur que celle du deuxième échangeur thermique. Il s’agit d’un agencement alternatif du cinquième échangeur thermique. Ce dernier assure la même fonction mais est disposé de manière à ce que son plan d’allongement soit confondu avec celui du deuxième échangeur thermique. Celui-ci présente donc des dimensions réduites afin de pouvoir installer le cinquième échangeur thermique au niveau de la même couche d’échange de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, le système de traitement thermique comprend un troisième circuit de fluide caloporteur qui comprend au moins une troisième pompe et un sixième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air intérieur. La présence du troisième circuit de fluide caloporteur correspond à un mode de réalisation alternatif du système de traitement thermique. Ce mode de réalisation alternatif comprend notamment un mode de fonctionnement de type pompe à chaleur indirecte. Autrement dit, ce n’est pas le circuit de fluide réfrigérant qui assure le chauffage de l’habitacle via le quatrième échangeur de chaleur évoqué précédemment, mais le troisième circuit de fluide caloporteur via le sixième échangeur thermique, pouvant également être installé au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation. La troisième pompe permet la mise en circulation du fluide caloporteur au sein du troisième circuit de fluide caloporteur.
Selon une caractéristique de l’invention, le troisième circuit de fluide caloporteur comprend un septième échangeur thermique et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, le septième échangeur thermique étant disposé sur le circuit de fluide réfrigérant en aval du dispositif de compression. Le septième échangeur thermique opère un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant compressé donc à haute température, et le fluide caloporteur. Ainsi, le fluide caloporteur permet la condensation du fluide réfrigérant, et ce dernier permet de chauffer le fluide caloporteur. Le chauffage du fluide caloporteur via le septième échangeur thermique est utile dans le cadre du chauffage du flux d’air intérieur via le sixième échangeur thermique. Si le chauffage du fluide caloporteur via le septième échangeur thermique est insuffisant pour chauffer le flux d’air intérieur de manière optimale, le troisième circuit de fluide caloporteur peut également comprendre un élément de chauffage électrique disposé en amont du sixième échangeur thermique.
Selon une caractéristique de l’invention, le troisième circuit de fluide caloporteur comprend un huitième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur et agencé de manière à partager la même couche d’échange de chaleur que celle du premier échangeur thermique. Le huitième échangeur thermique permet notamment de décharger les calories du fluide caloporteur qui ont été récupérées par ce dernier en traversant le septième échangeur thermique. Le fluide caloporteur permet ainsi d’effectuer une condensation constante du fluide réfrigérant.
Le huitième échangeur thermique est disposé de manière à ce que son plan d’allongement soit confondu avec celui du premier échangeur thermique. Celui-ci présente donc des dimensions réduites afin de pouvoir installer le huitième échangeur thermique au niveau de la même couche d’échange de chaleur.
L'invention a également pour objet un véhicule comprenant le système de traitement thermique tel que décrit précédemment. Le premier échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont donc préférentiellement agencés en face avant dudit véhicule.
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 schéma d’un premier mode de réalisation d’un système de traitement thermique selon l’invention intégré au sein d’un véhicule,
est un schéma de circulation d’un fluide réfrigérant et d’un fluide caloporteur selon un mode de refroidissement d’un habitacle du véhicule au sein du premier mode de réalisation du système de traitement thermique,
est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du premier mode de réalisation du système de traitement thermique,
représente un schéma d’un deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique selon l’invention,
est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique,
est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique,
est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de récupération de chaleur au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique,
représente un schéma d’un troisième mode de réalisation du système de traitement thermique selon l’invention,
est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique,
est un schéma de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique.
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 réfrigérant, le fluide caloporteur, un flux d’air extérieur 8 à un habitacle du véhicule et/ou un flux d’air intérieur 10 envoyé vers l’habitacle du véhicule.
Sur les figures 1, 4 et 8, un circuit de fluide réfrigérant 2 est illustré en traits pleins et une pluralité de circuits de fluide caloporteur est illustrée en différents types de pointillés, chaque type de pointillés permettant de distinguer chacun des circuits de fluide caloporteur. Aux figures 2, 3, 5 à 7, 9 et 10, pour chacun des circuits, les portions parcourues par leur fluide respectif sont en traits pleins et les portions sans circulation de fluide sont en pointillés. Par ailleurs, la circulation de chacun des fluides est illustrée en indiquant son sens de circulation par des flèches. Les traits pleins indiquant la circulation de fluide sont également d’épaisseur différente concernant le circuit de fluide réfrigérant 2. Plus précisément, les traits pleins les plus épais correspondent à des portions où le fluide réfrigérant circule à haute pression et les traits pleins les plus fins correspondent à des portions où le fluide réfrigérant circule à basse pression.
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 premier mode de réalisation d’un système de traitement thermique 1 selon l’invention. Le système de traitement thermique 1 comprend le circuit de fluide réfrigérant 2 représenté en traits pleins et les circuits de fluide caloporteur représentés en pointillés. Le circuit de fluide réfrigérant 2 est configuré pour autoriser la circulation du fluide réfrigérant et les circuits de fluide caloporteur sont configurés pour autoriser la circulation du fluide caloporteur. A titre d’exemples, le fluide réfrigérant peut être un fluide de type R134a ou R1234yf tandis que le fluide caloporteur peut par exemple être de l’eau glycolée.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend notamment un dispositif de compression 4 et un dispositif d’accumulation 5, disposé en amont du dispositif de compression 4. Le dispositif de compression 4 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 dispositif d’accumulation 5 permet de récupérer une potentielle fraction de fluide réfrigérant sous forme liquide afin que ladite fraction ne poursuive pas sa circulation en aval du dispositif d’accumulation 5 et n’endommage le dispositif de compression 4.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également un premier échangeur de chaleur 6 et un deuxième échangeur de chaleur 7, tous deux configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur 8. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 doivent donc être positionnés de sorte à être au niveau de la trajectoire dudit flux d’air extérieur 8. A ce titre, le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 peuvent par exemple être positionnés au niveau d’une calandre située en face avant du véhicule. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 sont superposés l’un par rapport à l’autre par rapport à un sens de circulation du flux d’air extérieur 8. Autrement dit, le flux d’air extérieur 8 traverse le deuxième échangeur de chaleur 7 puis le premier échangeur de chaleur 6.
Par rapport à la circulation du fluide réfrigérant, le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 sont disposés en série l’un par rapport à l’autre. En fonction d’un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, le fluide réfrigérant peut circuler du premier échangeur de chaleur 6 vers le deuxième échangeur de chaleur 7, ou inversement, tel que cela sera décrit en détails par la suite. Lorsque le fluide réfrigérant circule du deuxième échangeur de chaleur 7 vers le premier échangeur de chaleur 6, le fluide réfrigérant peut être détendu par un dispositif de détente 24 disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 7 afin que le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6 à basse température.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également un troisième échangeur de chaleur 9 et un quatrième échangeur de chaleur 25, tous deux configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur 10. Ce dernier est destiné à être envoyé vers l’habitacle du véhicule afin de refroidir ou de réchauffer celui-ci en fonction du besoin. Ainsi le troisième échangeur de chaleur 9 est configuré pour être traversé par le fluide réfrigérant à basse température dans le but de refroidir le flux d’air intérieur 10, tandis que le quatrième échangeur de chaleur 25 est configuré pour être traversé par le fluide réfrigérant à haute température dans le but de chauffer le flux d’air intérieur 10. A ce titre, le troisième échangeur de chaleur 9 et le quatrième échangeur de chaleur 25 peuvent être disposé au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, configurée pour faire circuler le flux d’air intérieur 10 en circuit fermé afin de répondre constamment à un besoin de refroidissement ou de chauffage de l’habitacle du véhicule. Afin que le fluide réfrigérant traverse chacun de ces deux échangeurs de chaleur à une température correspondante à la fonction desdits échangeurs de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend un premier organe de détente 22 en amont du troisième échangeur de chaleur 9. Le premier organe de détente 22 permet de détendre le fluide réfrigérant et donc d’abaisser sa température avant que ce dernier ne traverse le troisième échangeur de chaleur 9 pour refroidir le flux d’air intérieur 10. Le quatrième échangeur de chaleur 25 est quant à lui agencé en aval du dispositif de compression 4 afin que le fluide réfrigérant traverse le quatrième échangeur de chaleur 25 à haute température suite à sa compression, dans le but de chauffer le flux d’air intérieur 10.
Par ailleurs, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend un échangeur de chaleur interne 33 disposé en aval du dispositif d’accumulation 5 et en amont du dispositif de compression 4, et en aval du deuxième échangeur de chaleur 7. L’échange de chaleur opéré par l’échangeur de chaleur interne 33 permet d’optimiser le refroidissement du fluide réfrigérant circulant en aval du deuxième échangeur de chaleur 7.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également une première vanne deux voies 34, une deuxième vanne deux voies 35, une troisième vanne deux voies 36 et un clapet anti-retour 37. Les trois vannes deux voies permettent notamment, en fonction d’une position ouverte ou fermée, de déterminer un trajet du fluide réfrigérant en fonction du mode de fonctionnement du dispositif de traitement thermique 1.
Parmi les circuits de fluide caloporteur, le système de traitement thermique 1 comprend un premier circuit de fluide caloporteur 15 et un deuxième circuit de fluide caloporteur 18.
Le premier circuit de fluide caloporteur 15 est notamment configuré pour faire circuler le fluide caloporteur de manière à ce que ce dernier puisse traiter thermiquement un moteur électrique 16 du véhicule et/ou un module de commande électronique 17 dudit moteur électrique 16. Le traitement thermique du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17 peut par exemple se faire par échange de chaleur. Ainsi, le fluide caloporteur peut par exemple avoir pour rôle de refroidir le moteur électrique 16 et le module de commande électronique 17 lorsque ceux-ci dégagent de la chaleur afin d’empêcher une surchauffe pouvant conduire à leur dysfonctionnement. Le fluide caloporteur peut avoir pour rôle également de réchauffer le moteur électrique 16 et/ou le module de commande électronique 17 qui peuvent également dysfonctionner par exemple en cas de température ambiante très faible. Pour mettre en circulation le fluide caloporteur de manière à traiter thermiquement le moteur électrique 16 et le module de commande électronique 17, le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend une première pompe 20.
Le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend un premier échangeur thermique 11 et un deuxième échangeur thermique 12 destiné à décharger les calories du fluide caloporteur s’étant par exemple accumulées en refroidissant le moteur électrique 16 et le module de commande électronique 17. Le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12, tout comme le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7, sont disposés afin qu’un échange de chaleur s’opère entre le flux d’air extérieur 8 et le fluide caloporteur circulant dans le premier échangeur thermique 11 et/ou dans le deuxième échangeur thermique 12.
Ainsi, le premier échangeur de chaleur 6, le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 sont superposés les uns par rapport aux autres le long d’une direction parallèle au flux d’air extérieur 8 afin de former quatre couches d’échange de chaleur, chacune des couches comprenant l’un des échangeurs de chaleur ou l’un des échangeurs thermiques. Le fait de former quatre couches d’échange de chaleur permet de réduire les dimensions des échangeurs de chaleur et des échangeurs thermiques intégrés dans ces couches d’échange de chaleur, et ainsi d’avoir un meilleur agencement de la face avant du véhicule afin de mettre en place des composants supplémentaires au sein du véhicule. La superposition est telle que le flux d’air extérieur traverse dans l’ordre le deuxième échangeur de chaleur 7, le deuxième échangeur thermique 12, le premier échangeur de chaleur 6 et enfin le premier échangeur thermique 11. Les couches d’échange de chaleur forment ainsi une alternance entre une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs de chaleur du circuit de fluide réfrigérant 2 et une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs thermiques du premier circuit de fluide caloporteur 15.
Le premier circuit de fluide caloporteur 15 est configuré de telle sorte que le fluide caloporteur circule à travers le premier échangeur thermique 11 ou à travers une portion du premier échangeur thermique 11 puis d’être soutiré et de circuler au sein du deuxième échangeur thermique 12. Une telle configuration permet de favoriser la dissipation des calories du fluide caloporteur en répartissant ce dernier à travers le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12.
Le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend également un troisième échangeur thermique 13 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur circulant dans le premier circuit de fluide caloporteur 15 et le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 2. Le troisième échangeur thermique 13 permet de réchauffer le fluide réfrigérant, tout en garantissant un déchargement de calories du fluide caloporteur, le troisième échangeur thermique étant disposé de sorte à ce que le fluide caloporteur y circule après avoir récupéré les calories du moteur électrique 16 et du module de contrôle électronique 17. Le premier circuit de fluide caloporteur 15 comprend également une première vanne trois voies 38 afin de diriger le fluide caloporteur vers le première échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 ou bien de le faire boucler directement vers le moteur électrique 16 et le module de contrôle électronique 17.
Le deuxième circuit de fluide caloporteur 18 permet au fluide caloporteur de traiter thermiquement un élément de stockage électrique 19. Ce dernier peut par exemple avoir pour fonction de fournir de l’énergie électrique au moteur électrique 16. La deuxième pompe 21 assure la mise en circulation du fluide caloporteur au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18. Le traitement thermique de l’élément de stockage électrique 19 peut par exemple se faire par échange de chaleur. Ainsi, le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18 peut par exemple avoir pour rôle de refroidir l’élément de stockage électrique 19 lorsque celui-ci dégage de la chaleur afin d’empêcher une surchauffe pouvant conduire à son dysfonctionnement. Le fluide caloporteur peut avoir pour rôle également de réchauffer l’élément de stockage électrique 19 qui peut également dysfonctionner par exemple en cas de température ambiante très faible.
Pour dissiper les calories accumulées par le fluide caloporteur après avoir refroidi l’élément de stockage électrique 19, le deuxième circuit de fluide caloporteur 18 comprend un quatrième échangeur thermique 14, également traversé par le fluide réfrigérant refroidi suite à une détente effectuée par un deuxième organe de détente 23 disposé en amont du quatrième échangeur thermique 14 sur le circuit de fluide réfrigérant 2.
La représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1 qui est un mode de refroidissement de l’habitacle. Un tel mode consiste ainsi à refroidir l’habitacle du véhicule notamment via le troisième échangeur de chaleur 9, tout en assurant également un traitement thermique du moteur électrique 16, du module électronique de commande 17 et de l’élément de stockage électrique 19. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 est ouverte, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées.
Pour ce faire, le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4. Ce dernier compresse le fluide réfrigérant à haute pression et augmente également la température de ce dernier. Grâce à la position ouverte de la première vanne deux voies 34, le fluide réfrigérant circule à haute pression jusqu’à traverser le premier échangeur de chaleur 6 puis le deuxième échangeur de chaleur 7 dans cet ordre. Selon le mode de refroidissement de l’habitacle, le flux d’air extérieur 8 permet d’abaisser la température du fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 puis le premier échangeur de chaleur 6. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 font donc ici office respectivement de condenseur et de sous-refroidisseur.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 7, le fluide réfrigérant circule jusqu’à l’échangeur de chaleur interne 33 afin d’être pré-refroidi par le fluide réfrigérant plus froid circulant du dispositif d’accumulation 5 vers le dispositif de compression 4.
En sortie de l’échangeur de chaleur interne 33, le fluide réfrigérant se divise en deux fractions. Une première fraction de fluide réfrigérant circule vers le premier organe de détente 22 tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant circule vers le deuxième organe de détente 23.
La première fraction de fluide réfrigérant est donc détendue par le premier organe de détente 22 et circule donc à basse température à travers le troisième échangeur de chaleur 9, permettant ainsi de refroidir le flux d’air intérieur 10 afin que celui-ci refroidisse l’habitacle du véhicule.
La deuxième fraction de fluide réfrigérant est quant à elle détendue par le deuxième organe de détente 23 et circule donc à basse température à travers le quatrième échangeur thermique 14 afin de refroidir le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18.
En sortie du troisième échangeur de chaleur 9 et du quatrième échangeur thermique 14, les deux fractions se rejoignent pour circuler jusqu’au dispositif d’accumulation 5 où une potentielle fraction liquide y est retenue afin de ne pas endommager le dispositif de compression 4. En sortie du dispositif d’accumulation, le fluide réfrigérant traverse l’échangeur de chaleur interne 33 comme cela a été décrit précédemment et est de nouveau compressé par le dispositif de compression 4.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, ce dernier est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Le fluide caloporteur traverse ensuite le troisième échangeur thermique 13 sans opération d’échange de chaleur étant donné que le fluide réfrigérant ne circule pas à travers le troisième échangeur thermique 13 selon le mode de refroidissement de l’habitacle.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci jusqu’au premier échangeur thermique 11 où s’opère l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8 qui dissipe les calories du fluide caloporteur. Au sein du premier échangeur thermique 11, une première fraction de fluide caloporteur traverse entièrement le premier échangeur thermique 11 tandis qu’une deuxième fraction de fluide caloporteur traverse une portion du premier échangeur thermique 11 avant d’être soutiré pour circuler jusqu’au deuxième échangeur thermique 12 et traverser celui-ci afin d’opérer un autre échange de chaleur avec le flux d’air extérieur 8. La répartition du fluide caloporteur entre les deux échangeurs thermiques permet ainsi une meilleure dissipation des calories du fluide caloporteur.
En sortie du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12, les fractions de fluide caloporteur se rejoignent et circulent jusqu’à la première pompe 20.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 qui sont dissipées par le fluide réfrigérant détendu au sein du quatrième échangeur thermique 14 tel que décrit précédemment.
La représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1 qui est un mode de chauffage de l’habitacle. Un tel mode consiste ainsi à chauffer l’habitacle du véhicule notamment via le quatrième échangeur de chaleur 25, tout en assurant également un traitement thermique du moteur électrique 16, du module électronique de commande 17 et de l’élément de stockage électrique 19. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la deuxième vanne deux voies 35 est ouverte, tandis que la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées.
Le fluide réfrigérant est compressé par le dispositif de compression 4 et circule jusqu’au quatrième échangeur de chaleur 25, la première vanne deux voies 34 étant en position fermée. Du fait de sa haute pression, le fluide réfrigérant est également à haute température et permet donc de chauffer le flux d’air intérieur 10 via le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est par la suite envoyé au sein de l’habitacle du véhicule afin de chauffer celui-ci.
En sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant circule jusqu’au dispositif de détente 24. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse ainsi le deuxième échangeur de chaleur 7, puis le premier échangeur de chaleur 6, dans cet ordre, contrairement au mode de refroidissement de l’habitacle où la circulation se fait en sens inverse. Le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6 font ici office d’évaporateurs, le flux d’air extérieur réchauffant le fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6.
En sortie du premier échangeur de chaleur 6, le fluide réfrigérant circule jusqu’au troisième échangeur thermique 13 où s’opère un échange de chaleur avec le fluide caloporteur circulant au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15. Le fluide réfrigérant récupère ainsi les calories du fluide caloporteur qui ont été récupérées lors du refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17. Par la suite, le fluide réfrigérant rejoint le dispositif d’accumulation 5 qui retient une potentielle fraction liquide du fluide réfrigérant, traverse l’échangeur de chaleur interne sans opération d’échange de chaleur et rejoint le dispositif de compression 4 afin d’être de nouveau compressé.
Il est à noter qu’en sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant peut se diviser en une première fraction circulant jusqu’au dispositif de détente 24 tel que cela a été décrit précédemment, et en une deuxième fraction circulant jusqu’au premier organe de détente 22 pour y être détendu avant de traverser le troisième échangeur de chaleur. Une telle opération permet de déshumidifier l’habitacle du véhicule en effectuant une circulation de fluide réfrigérant simultanément à travers le troisième échangeur de chaleur 9 et le quatrième échangeur de chaleur 25.
Le flux d’air intérieur 10 est ainsi dans un premier temps condensé par le fluide réfrigérant froid circulant à travers le troisième échangeur de chaleur 9 afin que la condensation formée soit retenue, puis est réchauffé par le fluide réfrigérant chaud circulant à travers le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est donc humide en amont du troisième échangeur de chaleur 9 et est renvoyé chaud et sec vers l’habitacle du véhicule. La circulation du fluide réfrigérant vers le premier organe de détente 22 après avoir traversé le quatrième échangeur de chaleur 25 est autorisée via l’ouverture de la troisième vanne deux voies 36.
Le fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur 15 est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Les calories sont ensuite dissipées via le troisième échangeur thermique 13 tel que cela a été décrit précédemment.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci directement vers la première pompe 20, la dissipation des calories s’effectuant au niveau du troisième échangeur thermique 13 étant suffisante pour ne pas avoir à faire circuler le fluide caloporteur au sein du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 et traverse le quatrième échangeur thermique 14 sans opération d’échange de chaleur, la température ambiante étant suffisamment basse pour dissiper naturellement les calories du fluide caloporteur récupérées au niveau de l’élément de stockage électrique 19.
La représente un deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 selon l’invention. Ce deuxième mode de réalisation comprend une pluralité d’éléments en commun avec le premier mode de réalisation. On ne traitera ainsi, au cours de la description de la , que des éléments en plus ou en moins par rapport au premier mode de réalisation du système de traitement thermique 1.
Par rapport au premier mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant 2 est dépourvu d’échangeur de chaleur interne, mais comprend en revanche un cinquième échangeur de chaleur 26 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur 8. Tout comme les échangeurs de chaleur et les échangeurs thermiques interagissant avec le flux d’air extérieur 8, le cinquième échangeur de chaleur 26 est disposé en face avant et est superposé à ceux-ci. Plus particulièrement, le cinquième échangeur de chaleur 26 est disposé en aval du premier échangeur thermique 11 par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur 8. Le cinquième échangeur de chaleur 26 forme ainsi une cinquième couche d’échange de chaleur.
Par rapport à la circulation du fluide réfrigérant, le premier échangeur de chaleur 6, le deuxième échangeur de chaleur 7 et le cinquième échangeur de chaleur 26 sont disposés en série l’un par rapport à l’autre. En fonction d’un mode de fonctionnement du système de traitement thermique 1, le fluide réfrigérant peut circuler du cinquième échangeur de chaleur 26 vers le deuxième échangeur de chaleur 7 en passant par le premier échangeur de chaleur 6, ou du deuxième échangeur de chaleur 7 vers le cinquième échangeur de chaleur 26 en passant par le premier échangeur de chaleur 6, tel que cela sera décrit en détails par la suite.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend également une bouteille de stockage 41 entre le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7. La bouteille de stockage 41 sépare la phase liquide de la phase gazeuse du fluide réfrigérant et assure la filtration et la déshydratation du fluide réfrigérant.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend enfin un troisième organe de détente 39 agencé en amont du troisième échangeur thermique 13. Le troisième organe de détente 39 permet la mise en œuvre d’un mode de récupération de chaleur décrit par la suite.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 sont ici agencés en parallèle l’un par rapport à l’autre afin de répartir le fluide caloporteur et assurer une dissipation de calories plus efficace.
Le deuxième circuit de fluide caloporteur 18 comprend par ailleurs une deuxième vanne trois voies 40. Ainsi, après avoir traité thermiquement l’élément de stockage électrique 19, la deuxième vanne trois voies 40 peut diriger le fluide caloporteur vers le quatrième échangeur thermique 14 comme selon le premier mode de réalisation, ou bien diriger le fluide caloporteur afin que celui-ci circule à travers un cinquième échangeur thermique 27, configuré pour opérer un échange de chaleur avec le flux d’air extérieur 8. Le cinquième échangeur thermique 27 est ainsi également agencé en face avant du véhicule, en amont du deuxième échangeur de chaleur 7, formant ainsi une couche d’échange de chaleur supplémentaire. Le cinquième échangeur thermique 27 assure ainsi une dissipation passive des calories du fluide caloporteur.
Selon le deuxième mode de réalisation, le flux d’air extérieur 8 traverse donc dans l’ordre dans l’ordre le cinquième échangeur thermique 27, le deuxième échangeur de chaleur 7, le deuxième échangeur thermique 12, le premier échangeur de chaleur 6, le premier échangeur thermique 11 et enfin le cinquième échangeur de chaleur 26. Le deuxième mode de réalisation comprend ainsi six couches d’échange de chaleur en face avant du véhicule, contrairement au premier mode de réalisation qui ne comprend que quatre couches d’échange de chaleur. L’alternance entre une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur de chaleur et une couche d’échange de chaleur comprenant un échangeur thermique est maintenue dans ce deuxième mode de réalisation.
La représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de refroidissement de l’habitacle au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 dont les objectifs sont identiques à ce qui a été décrit à la . Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 et la deuxième vanne deux voies 35 sont ouvertes, tandis que la troisième vanne deux voies 36 est fermée.
Le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4 et circule à haute pression jusqu’à traverser le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 n’est en revanche pas chauffé en traversant le quatrième échangeur de chaleur 25. Cela peut par exemple se justifier par un positionnement de volets au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation évoquée précédemment afin d’empêcher le flux d’air intérieur 10 de traverser le quatrième échangeur de chaleur 25.
En sortie du quatrième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant traverse ensuite le cinquième échangeur de chaleur 26, puis le premier échangeur de chaleur 6, puis le deuxième échangeur de chaleur 7 dans cet ordre, afin d’abaisser la température du fluide réfrigérant. Le cinquième échangeur de chaleur 26, le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 font donc ici office respectivement de désurchauffeur, de condenseur et de sous-refroidisseur. Entre le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7, la bouteille de stockage 41 sépare la phase liquide de la phase gazeuse du fluide réfrigérant et assure la filtration et la déshydratation de ce dernier.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 7, le fluide réfrigérant circule jusqu’à se diviser en deux fractions. Une première fraction de fluide réfrigérant circule vers le premier organe de détente 22 tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant circule vers le deuxième organe de détente 23.
La première fraction de fluide réfrigérant est donc détendue par le premier organe de détente 22 et circule donc à basse température à travers le troisième échangeur de chaleur 9, permettant ainsi de refroidir le flux d’air intérieur 10 afin que celui-ci refroidisse l’habitacle du véhicule.
La deuxième fraction de fluide réfrigérant est quant à elle détendue par le deuxième organe de détente 23 et circule donc à basse température à travers le quatrième échangeur thermique 14 afin de refroidir le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18.
En sortie du troisième échangeur de chaleur 9 et du quatrième échangeur thermique 14, les deux fractions se rejoignent pour circuler jusqu’au dispositif d’accumulation 5 où une potentielle fraction liquide y est retenue afin de ne pas endommager le dispositif de compression 4. En sortie du dispositif d’accumulation, le fluide réfrigérant circule jusqu’à être de nouveau compressé par le dispositif de compression 4.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, ce dernier est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci jusqu’au premier échangeur thermique 11 et au deuxième échangeur thermique 12 où s’opèrent l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8 qui dissipe les calories du fluide caloporteur. La répartition du fluide caloporteur entre les deux échangeurs thermiques permet ainsi une meilleure dissipation des calories du fluide caloporteur.
En sortie du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12, les fractions de fluide caloporteur se rejoignent et circulent jusqu’à la première pompe 20.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19, et circule jusqu’à la deuxième vanne trois voies 40. Cette dernière, en cas de température ambiante élevée, dirige le fluide caloporteur vers le quatrième échangeur thermique 14 afin de dissiper les calories du fluide caloporteur grâce au fluide réfrigérant détendu tel que décrit précédemment.
En cas de température ambiante modérée, le deuxième vanne trois voies 40 peut diriger le fluide caloporteur vers le cinquième échangeur thermique 27 afin que les calories du fluide caloporteur puissent être dissipées de manière passive par le flux d’air extérieur 8.
La représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1. Les objectifs du mode de chauffage de l’habitacle sont identiques à ce qui a été décrit à la . Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont ouvertes, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 est fermée.
Le fluide réfrigérant est compressé par le dispositif de compression 4 et circule jusqu’au quatrième échangeur de chaleur 25. Du fait de sa haute pression, le fluide réfrigérant est également à haute température et permet donc de chauffer le flux d’air intérieur 10 via le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est par la suite envoyé au sein de l’habitacle du véhicule afin de chauffer celui-ci.
En sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant circule jusqu’au dispositif de détente 24. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse ainsi le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur de chaleur 6, puis le cinquième échangeur de chaleur 26, dans cet ordre, contrairement au mode de refroidissement de l’habitacle où la circulation se fait en sens inverse. Le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 26 font ici office d’évaporateurs, le flux d’air extérieur réchauffant le fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7, le premier échangeur de chaleur 6 et le cinquième échangeur de chaleur 26. La bouteille de stockage 41 permet toujours de séparer la phase liquide de la phase gazeuse du fluide réfrigérant et d’assurer la filtration et la déshydratation de ce dernier.
En sortie du cinquième échangeur de chaleur 26, le fluide réfrigérant rejoint le dispositif d’accumulation 5 qui retient une potentielle fraction liquide du fluide réfrigérant, puis circule jusqu’au dispositif de compression 4 afin d’être de nouveau compressé.
Le fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur 15 est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci directement vers le troisième échangeur thermique 13. La traversée du troisième échangeur thermique 13 s’effectue sans opération d’échange de chaleur étant donné que le fluide réfrigérant ne circule pas à travers le troisième échangeur thermique 13 selon le mode de chauffage de l’habitacle. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la première pompe 20, la dissipation des calories s’effectuant de manière naturelle du fait de la température ambiante suffisamment basse pour ne pas avoir à faire circuler le fluide caloporteur au sein du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 et est dirigé par la deuxième vanne trois voies 40 vers le quatrième échangeur thermique 14 sans opération d’échange de chaleur, la température ambiante étant suffisamment basse pour dissiper naturellement les calories du fluide caloporteur récupérées au niveau de l’élément de stockage électrique 19.
La représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon un mode de récupération de chaleur au sein du deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique. Le mode de récupération de chaleur consiste à faire circuler le fluide réfrigérant de sorte à ce qu’il récupère les calories du fluide caloporteur emmagasinées suite au refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17, et ce tout en chauffant l’habitacle du véhicule. La circulation du fluide caloporteur au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15 et du deuxième circuit de fluide caloporteur 18 étant identique à celle illustrée sur la , on ne décrira ici que la circulation du fluide réfrigérant 2. Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 est ouverte, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées.
Le fluide réfrigérant est compressé par le dispositif de compression 4 et circule jusqu’au quatrième échangeur de chaleur 25. Du fait de sa haute pression, le fluide réfrigérant est également à haute température et permet donc de chauffer le flux d’air intérieur 10 via le quatrième échangeur de chaleur 25. Le flux d’air intérieur 10 est par la suite envoyé au sein de l’habitacle du véhicule afin de chauffer celui-ci.
En sortie du quatrième échangeur de chaleur 25, le fluide réfrigérant circule jusqu’au troisième organe de détente 39. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse le troisième échangeur thermique 13 pour récupérer les calories du fluide caloporteur emmagasinées lors du refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite directement le dispositif d’accumulation 5 sans traverser le premier échangeur de chaleur 6, le deuxième échangeur de chaleur 7 et le cinquième échangeur de chaleur 26. La récupération de calories du fluide caloporteur permet ainsi l’évaporation au moins partielle du fluide réfrigérant et limite ainsi les pertes de charge. Par ailleurs les calories du fluide caloporteur circulant au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15 sont dissipées plus efficacement.
La représente un troisième mode de réalisation du système de traitement thermique 1. Une particularité de ce troisième mode de réalisation comparé aux deux précédents modes de réalisation est que ce n’est pas le circuit de fluide réfrigérant 2 qui présente directement la fonction de chauffage du flux d’air intérieur 10. Cette fonction est assurée par un troisième circuit de fluide caloporteur 28.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 du troisième mode de réalisation est sensiblement identique au circuit de fluide réfrigérant 2 du premier mode de réalisation. Les seules exceptions étant l’absence du quatrième échangeur de chaleur et de l’échangeur de chaleur interne. On se réfèrera donc à la description de la au sujet de la structure du circuit de fluide réfrigérant 2.
Concernant le premier circuit de fluide caloporteur 15, les éléments qui le composent sont identiques au premier mode de réalisation. La seule différence réside dans la disposition du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12 l’un par rapport à l’autre. Au sein du troisième mode de réalisation, le premier échangeur thermique 11 et le deuxième échangeur thermique 12 sont disposés en série. Autrement dit, lorsque le fluide caloporteur est en circulation, celui-ci traverse le premier échangeur thermique 11 puis le deuxième échangeur thermique 12.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, on retrouve les mêmes éléments qu’au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur du deuxième mode de réalisation. Le cinquième échangeur thermique 27 est en revanche agencé différemment. Contrairement au deuxième mode de réalisation où le cinquième échangeur thermique 27 est agencé en face avant du véhicule de sorte à former une couche d’échange de chaleur supplémentaire, le cinquième échangeur thermique 27 est disposé de sorte à ce que son plan d’allongement soit confondu avec le plan d’allongement du deuxième échangeur thermique 12. La couche d’échange de chaleur correspondante comporte donc le deuxième échangeur thermique 12 et le cinquième échangeur thermique 27. Une telle configuration permet de mettre en place des échangeurs thermiques supplémentaires sans former de nouvelles couches d’échange de chaleur.
Le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend une troisième pompe 29 permettant la mise en circulation du fluide caloporteur. Le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend un sixième échangeur thermique 30 qui assure la fonction de chauffage du flux d’air intérieur 10 à la place du quatrième échangeur de chaleur des deux premiers modes de réalisation. Pour ce faire, le fluide caloporteur doit être placé à haute température. Cette fonction est notamment assurée par un septième échangeur thermique 31 disposé en amont du sixième échangeur thermique 30 et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur 28 et le fluide réfrigérant.
Le septième échangeur thermique 31 est placé au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 en aval du dispositif de compression 4, et présente ainsi plusieurs fonctions. Le septième échangeur thermique 31 permet d’une part de condenser au moins partiellement le fluide réfrigérant après que celui-ci a été mis sous haute pression. Le septième échangeur thermique 31 assure ainsi la fonction de désurchauffage de manière similaire au cinquième échangeur de chaleur du deuxième mode de réalisation.
D’autre part, en condensant le fluide réfrigérant, le fluide caloporteur circulant à travers le septième échangeur thermique 31 augmente en température et permet donc par la suite de réchauffer le flux d’air intérieur 10 pour que ce dernier réchauffe l’habitacle du véhicule. Si la hausse de température du fluide caloporteur provoquée par l’échange de chaleur opéré au sein du septième échangeur thermique 31 n’est pas suffisant, le troisième circuit de fluide caloporteur 28 peut inclure un élément de chauffage électrique 43 entre le septième échangeur thermique 31 et le sixième échangeur thermique 30, qui peut augmenter de manière optimale la température du fluide caloporteur afin de répondre correctement au besoin de chauffage de l’habitacle du véhicule.
Si le chauffage de l’habitacle du véhicule n’est pas nécessaire, il faut toutefois que le fluide caloporteur puisse dissiper les calories récupérées suite à l’échange de chaleur opéré au sein du sixième échangeur thermique 31. Le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend pour cela un huitième échangeur thermique 32 disposé en face avant du véhicule et configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8. Le huitième échangeur thermique 32 est disposé de sorte à ce que son plan d’allongement soit confondu avec le plan d’allongement du premier échangeur thermique 11. La couche d’échange de chaleur correspondante comporte donc le premier échangeur thermique 11 et le huitième échangeur thermique 32. Afin de diriger le fluide caloporteur vers le sixième échangeur thermique 30 ou vers le huitième échangeur thermique 32, le troisième circuit de fluide caloporteur 28 comprend une troisième vanne trois voies 42.
La face avant du véhicule comprend ainsi quatre couches d’échanges de chaleur comme le premier mode de réalisation, mais avec quatre échangeurs thermiques au lieu de deux. On comprend ainsi la disposition en série du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12, dont les dimensions ont été réduites afin d’autoriser la mise en place du cinquième échangeur thermique 27 et du huitième échangeur thermique 32.
Pour des raisons de clarté, sur la et sur les figures suivantes, le flux d’air extérieur 8 ne traverse pas l’ensemble des échangeurs thermiques disposés en face avant du véhicule, mais en pratique, le flux d’air extérieur 8 traverse dans l’ordre le deuxième échangeur de chaleur 7, le deuxième échangeur thermique 12 et le cinquième échangeur thermique 27 de manière simultanée, le premier échangeur de chaleur 6 et enfin le premier échangeur thermique 11 et le huitième échangeur thermique 32 de manière simultanée.
La représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de refroidissement de l’habitacle au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 dont les objectifs sont identiques à ce qui a été décrit à la . Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la deuxième vanne deux voies 35 est ouverte, tandis que la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont fermées.
Le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4 et circule à haute pression jusqu’à traverser le septième échangeur thermique 31 où il y est partiellement condensé. Le fluide réfrigérant circule ensuite jusqu’à traverser le premier échangeur de chaleur 6 puis le deuxième échangeur de chaleur 7 dans cet ordre. Selon le mode de refroidissement de l’habitacle, le flux d’air extérieur 8 permet d’abaisser la température du fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 puis le premier échangeur de chaleur 6. Le premier échangeur de chaleur 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7 font donc ici office respectivement de condenseur et de sous-refroidisseur.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 7, le fluide réfrigérant circule jusqu’à se diviser en deux fractions. Une première fraction de fluide réfrigérant circule vers le premier organe de détente 22 tandis qu’une deuxième fraction de fluide réfrigérant circule vers le deuxième organe de détente 23.
La première fraction de fluide réfrigérant est donc détendue par le premier organe de détente 22 et circule donc à basse température à travers le troisième échangeur de chaleur 9, permettant ainsi de refroidir le flux d’air intérieur 10 afin que celui-ci refroidisse l’habitacle du véhicule.
La deuxième fraction de fluide réfrigérant est quant à elle détendue par le deuxième organe de détente 23 et circule donc à basse température à travers le quatrième échangeur thermique 14 afin de refroidir le fluide caloporteur circulant au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur 18.
En sortie du troisième échangeur de chaleur 9 et du quatrième échangeur thermique 14, les deux fractions se rejoignent pour circuler jusqu’au dispositif d’accumulation 5 où une potentielle fraction liquide y est retenue afin de ne pas endommager le dispositif de compression 4. Le fluide réfrigérant est par la suite de nouveau compressé par le dispositif de compression 4.
Au niveau du premier circuit de fluide caloporteur 15, ce dernier est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Le fluide caloporteur traverse ensuite le troisième échangeur thermique 13 sans opération d’échange de chaleur étant donné que le fluide réfrigérant ne circule pas à travers le troisième échangeur thermique 13 selon le mode de refroidissement de l’habitacle.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci jusqu’au premier échangeur thermique 11 où s’opère l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8 qui dissipe les calories du fluide caloporteur, puis vers le deuxième échangeur thermique 12 où s’opère également l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur 8. En sortie du deuxième échangeur thermique 12, les fractions de fluide caloporteur se rejoignent et circulent jusqu’à la première pompe 20.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19, et la deuxième vanne trois voies 40, en cas de température ambiante élevée, dirige le fluide caloporteur vers le quatrième échangeur thermique 14 afin de dissiper les calories du fluide caloporteur grâce au fluide réfrigérant détendu tel que décrit précédemment.
En cas de température ambiante modérée, le deuxième vanne trois voies 40 dirige le fluide caloporteur vers le cinquième échangeur thermique 27 afin que les calories du fluide caloporteur puissent être dissipées de manière passive par le flux d’air extérieur 8.
Enfin, au niveau du troisième circuit de fluide caloporteur 28, ce dernier est mis en circulation grâce à la troisième pompe 29, et traverse le septième échangeur thermique 31 en récupérant les calories du fluide réfrigérant à haute pression. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la troisième vanne trois voies 42. Le chauffage de l’habitacle n’étant pas demandé, le fluide caloporteur est donc dirigé vers le huitième échangeur thermique 32 pour que les calories récupérées lors de l’échange de chaleur effectué au sein du septième échangeur thermique 31 soient dissipées par le flux d’air extérieur 8 au sein du huitième échangeur thermique 32. En sortie de ce dernier, le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à rejoindre la troisième pompe 29.
La représente la circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur selon le mode de chauffage de l’habitacle du véhicule au sein du troisième mode de réalisation du système de traitement thermique 1. Les objectifs du mode de chauffage de l’habitacle sont identiques à ce qui a été décrit à la . Au niveau du circuit de fluide réfrigérant 2, la première vanne deux voies 34 et la troisième vanne deux voies 36 sont ouvertes, tandis que la deuxième vanne deux voies 35 est fermée.
Le fluide réfrigérant est mis en circulation au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 grâce au dispositif de compression 4 et circule à haute pression jusqu’à traverser le septième échangeur thermique 31 où il y est partiellement condensé. En sortie du septième échangeur thermique 31, le fluide réfrigérant circule jusqu’au dispositif de détente 24. Le fluide réfrigérant est ainsi détendu et traverse ainsi le deuxième échangeur de chaleur 7, puis le premier échangeur de chaleur 6, dans cet ordre, contrairement au mode de refroidissement de l’habitacle où la circulation se fait en sens inverse. Le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6 font ici office d’évaporateurs, le flux d’air extérieur 8 réchauffant le fluide réfrigérant en traversant le deuxième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur de chaleur 6.
En sortie du premier échangeur de chaleur 6, le fluide réfrigérant circule jusqu’au troisième échangeur thermique 13 où s’opère un échange de chaleur avec le fluide caloporteur circulant au sein du premier circuit de fluide caloporteur 15. Le fluide réfrigérant capte ainsi les calories du fluide caloporteur qui ont été récupérées lors du refroidissement du moteur électrique 16 et du module de commande électronique 17. Par la suite, le fluide réfrigérant rejoint le dispositif d’accumulation 5 qui retient une potentielle fraction liquide du fluide réfrigérant, puis rejoint le dispositif de compression 4 afin d’être de nouveau compressé.
Le fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur 15 est mis en circulation par la première pompe 20 puis récupère les calories dégagées par le moteur électrique 16 et par le module de commande électronique 17. Les calories sont ensuite dissipées via le troisième échangeur thermique 13 tel que cela a été décrit précédemment.
Par la suite, le fluide caloporteur circule jusqu’à la première vanne trois voies 38 qui redirige intégralement celui-ci directement vers la première pompe 20, la dissipation des calories s’effectuant au niveau du troisième échangeur thermique 13 étant suffisante pour ne pas avoir à faire circuler le fluide caloporteur au sein du premier échangeur thermique 11 et du deuxième échangeur thermique 12.
Au niveau du deuxième circuit de fluide caloporteur 18, ce dernier est mis en circulation grâce à la deuxième pompe 21, récupère les calories de l’élément de stockage électrique 19 et traverse le quatrième échangeur thermique 14 sans opération d’échange de chaleur, la température ambiante étant suffisamment basse pour dissiper naturellement les calories du fluide caloporteur récupérées au niveau de l’élément de stockage électrique 19. Pour cette même raison, il n’est pas nécessaire pour la deuxième vanne trois voies 40 de diriger le fluide caloporteur vers le cinquième échangeur thermique 27.
Enfin, au niveau du troisième circuit de fluide caloporteur 28, ce dernier est mis en circulation grâce à la troisième pompe 29, et traverse le septième échangeur thermique 31 en récupérant les calories du fluide réfrigérant à haute pression. Le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à la troisième vanne trois voies 42 qui le dirige vers l’élément de chauffage électrique 43 pour une éventuelle hausse de température supplémentaire, puis vers le sixième échangeur thermique 30. En traversant le sixième échangeur thermique 30, le fluide caloporteur réchauffe le flux d’air intérieur 10 qui est ensuite envoyé vers l’habitacle du véhicule. En sortie du sixième échangeur thermique 30, le fluide caloporteur circule ensuite jusqu’à rejoindre la troisième pompe 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 système de traitement thermique comprenant au moins quatre couches d’échanges de chaleur disposées en face avant du véhicule. 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 système de traitement thermique conforme à l’invention.

Claims (10)

  1. Système de traitement thermique (1) d’un véhicule, comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant (2) et au moins un circuit de fluide caloporteur (15, 18), le circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant au moins un dispositif de compression (4), un premier échangeur de chaleur (6) et un deuxième échangeur de chaleur (7), lesdits échangeurs de chaleur étant configurés pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur (8) à un habitacle du véhicule qui traverse lesdits échangeurs de chaleur, le circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant en outre un troisième échangeur de chaleur (9) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur (10) destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule, le circuit de fluide caloporteur (15, 18) comprenant au moins un premier échangeur thermique (11) et au moins un deuxième échangeur thermique (12) configurés pour opérer un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et le flux d’air extérieur (8), caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur (6), le deuxième échangeur de chaleur (7), le premier échangeur thermique (11) et le deuxième échangeur thermique (12) sont au moins partiellement superposés les uns par rapport aux autres le long d’une direction parallèle au flux d’air extérieur (8), formant au moins quatre couches d’échanges de chaleur, les couches d’échange de chaleur étant agencées de manière à réaliser une alternance entre une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs de chaleur du circuit de fluide réfrigérant (2) et une couche d’échange de chaleur formée par au moins l’un des échangeurs thermiques du circuit de fluide caloporteur (15, 18).
  2. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 1, dans lequel le premier échangeur de chaleur (6) est disposé en amont du premier échangeur thermique (11) et en aval du deuxième échangeur thermique (12) par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur (8), le deuxième échangeur de chaleur (7) étant disposé en amont du deuxième échangeur thermique (12) par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur (8).
  3. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, comprenant un premier circuit de fluide caloporteur (15) configuré pour traiter thermiquement au moins un moteur électrique (16) du véhicule et/ou au moins un module électronique de commande (17) du moteur électrique (16), et un deuxième circuit de fluide caloporteur (18) configuré pour traiter thermiquement un élément de stockage électrique (19) du véhicule.
  4. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier circuit de fluide caloporteur (15) comprend une première pompe (20), le premier échangeur thermique (11), le deuxième échangeur thermique (12) et un troisième échangeur thermique (13) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur.
  5. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le deuxième circuit de fluide caloporteur (18) comprend une deuxième pompe (21) et un quatrième échangeur thermique (14) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur.
  6. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (2) est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur (6) et le deuxième échangeur de chaleur (7), selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant (2) est exploité selon un mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule.
  7. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (2) est configuré pour que le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur (7) et le premier échangeur de chaleur (6), selon cet ordre, lorsque le circuit de fluide réfrigérant (2) est exploité selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule.
  8. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième circuit de fluide caloporteur (18) comprend un cinquième échangeur thermique (27) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur (8).
  9. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le cinquième échangeur thermique (27) est agencé en amont du deuxième échangeur de chaleur (7) par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur (8) de manière à former une couche d’échange de chaleur supplémentaire.
  10. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 8, dans lequel le cinquième échangeur thermique (27) est agencé de manière à partager la même couche d’échange de chaleur que celle du deuxième échangeur thermique (12).
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