FR3125872A1 - Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de conditionnement thermique (100) comportant un circuit (1) de fluide réfrigérant, le circuit (1) de fluide réfrigérant comportant :- Un premier échangeur de chaleur (2) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur,- Un deuxième échangeur de chaleur (4) configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur,- Un troisième échangeur de chaleur (6),- ledit circuit étant configuré pour permettre alternativement une circulation du fluide réfrigérant, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur (2), ledit deuxième échangeur (4) et ledit troisième échangeur (6) pour fonctionner en mode refroidissement de sorte à produire un refroidissement au niveau dudit troisième échangeur (6) et, d’autre part, dans ledit premier échangeur (2), ledit troisième échangeur (6) et ledit deuxième échangeur (4) pour fonctionner en mode pompe à chaleur de sorte à réchauffer le premier fluide caloporteur et à produire un chauffage au niveau dudit troisième échangeur (6), à partir dudit deuxième fluide caloporteur et par l’intermédiaire d’une compression et d’une détente du fluide réfrigérant,- ledit circuit comprenant en outre une réserve (16) de fluide réfrigérant située dans une zone haute pression du circuit (1) de fluide réfrigérant, en mode refroidissement comme en mode pompe à chaleur. Figure de l’abrégé : Figure 2
Description
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent par exemple une régulation thermique du véhicule, notamment de son habitacle ou d’une batterie de stockage d’énergie électrique.
Les systèmes de conditionnement thermiques font couramment appel à un circuit de fluide réfrigérant comportant une boucle principale de circulation du fluide réfrigérant ainsi que des branches de dérivation. Des vannes permettent de réaliser différentes combinaisons de circulation du fluide réfrigérant dans le circuit. Des échangeurs de chaleur et divers dispositifs de détente et de compression du fluide réfrigérant permettent de contrôler les échanges de chaleur au sein du système de conditionnement thermique. Il est ainsi possible de réaliser différents modes de fonctionnement, comme par exemple un mode de chauffage de l’habitacle, un mode de refroidissement de l’habitacle ou encore un mode de refroidissement d’un élément de la chaine de traction du véhicule.
Les architectures de circuit de fluide réfrigérant connues comportent néanmoins des limitations, à la fois sur le rendement de l’échange thermique et aussi sur les modes de fonctionnement que le système de conditionnement thermique peut assurer.
Un but de l’invention est de proposer un système de conditionnement thermique qui pallie au moins en partie les inconvénients précédents.
A cette fin, la présente invention propose un système de conditionnement thermique comportant un circuit de fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant :
- un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur,
- un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur,
- un troisième échangeur de chaleur,
ledit circuit étant configuré pour permettre alternativement une circulation du fluide réfrigérant, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur et ledit troisième échangeur pour fonctionner en mode refroidissement de sorte à produire un refroidissement, par exemple un refroidissement d’un troisième fluide caloporteur ou d’un composant du véhicule, au niveau dudit troisième échangeur et, d’autre part, dans ledit premier échangeur, ledit troisième échangeur et ledit deuxième échangeur pour fonctionner en mode pompe à chaleur de sorte à réchauffer le premier fluide caloporteur et à produire un chauffage au niveau dudit troisième échangeur, par exemple un chauffage dudit troisième fluide caloporteur ou dudit composant du véhicule, à partir dudit deuxième fluide caloporteur et par l’intermédiaire d’une compression et d’une détente du fluide réfrigérant,
ledit circuit comprenant en outre une réserve de fluide réfrigérant située dans une zone haute pression du circuit de fluide réfrigérant que le circuit soit en mode refroidissement ou en mode pompe à chaleur.
- un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur,
- un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur,
- un troisième échangeur de chaleur,
ledit circuit étant configuré pour permettre alternativement une circulation du fluide réfrigérant, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur et ledit troisième échangeur pour fonctionner en mode refroidissement de sorte à produire un refroidissement, par exemple un refroidissement d’un troisième fluide caloporteur ou d’un composant du véhicule, au niveau dudit troisième échangeur et, d’autre part, dans ledit premier échangeur, ledit troisième échangeur et ledit deuxième échangeur pour fonctionner en mode pompe à chaleur de sorte à réchauffer le premier fluide caloporteur et à produire un chauffage au niveau dudit troisième échangeur, par exemple un chauffage dudit troisième fluide caloporteur ou dudit composant du véhicule, à partir dudit deuxième fluide caloporteur et par l’intermédiaire d’une compression et d’une détente du fluide réfrigérant,
ledit circuit comprenant en outre une réserve de fluide réfrigérant située dans une zone haute pression du circuit de fluide réfrigérant que le circuit soit en mode refroidissement ou en mode pompe à chaleur.
Cette architecture du circuit de fluide réfrigérant permet d’enrichir les fonctionnalités du circuit et/ou d’améliorer ses performances thermiques en dégageant simultanément de la chaleur dans le premier échangeur de chaleur et dans le troisième échangeur de chaleur, en mode pompe à chaleur, tout en réalisant un mode de refroidissement à l’aide des mêmes échangeurs que ceux employés en mode pompe à chaleur.
La présence d’une réserve dans la partie haute pression du circuit permet en outre de limiter les pertes de charges par rapport à une configuration avec une réserve dans une partie basse pression du circuit, en particulier quand ladite réserve basse pression doit se trouver éloignée du compresseur, ce qui peut être le cas en raison d’un faible espace disponible à proximité de ce dernier.
Selon des caractéristiques supplémentaires, qui pourront être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles et qui forment autant de modes de réalisation de l’invention :
- ledit circuit comprend un quatrième échangeur configuré pour échanger de la chaleur entre le fluide réfrigérant et un autre fluide caloporteur,
- ledit troisième échangeur et ledit quatrième échangeur sont situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur et le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs, en mode refroidissement et, d’autre part, dans ledit premier échangeur, le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs et ledit deuxième échangeur, en mode pompe à chaleur,
- ledit circuit comprend une branche de sorte que le fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en outre, en contournant ledit troisième et/ou ledit quatrième échangeur pour réchauffer le premier fluide caloporteur sans produire de chauffage au niveau dudit troisième et/ou dudit quatrième échangeur, en mode pompe à chaleur,
- ledit circuit comprend une vanne quatre voies reliant une branche provenant du premier échangeur, une branche menant vers le deuxième échangeur, une branche menant vers la réserve de fluide et une branche menant vers le troisième et/ou le quatrième échangeur,
- ledit circuit comprend un cinquième échangeur de chaleur et le circuit est configuré pour effectuer un chauffage et/ou un refroidissement avec le cinquième échangeur de chaleur,
- ledit deuxième échangeur et ledit cinquième échangeur sont situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, selon une première alternative, dans ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur et le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs, en mode refroidissement, selon une deuxième alternative, dans ledit premier échangeur, le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs puis ledit deuxième échangeur, en mode pompe à chaleur, et selon une troisième alternative, ledit premier échangeur, le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs puis ledit cinquième échangeur dans un mode récupération de chaleur,
- ladite réserve est localisée dans une zone haute pression dudit circuit en mode récupération de chaleur,
- ledit circuit est configuré pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant selon deux sens opposés dans ledit deuxième échangeur dans le mode refroidissement et le mode pompe à chaleur,
- ledit circuit est configuré pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant dans le même sens dans ledit deuxième échangeur dans le mode refroidissement et le mode pompe à chaleur,
- ledit circuit comprend en outre un échangeur interne,
- ledit échangeur interne est situé, d’une part, en aval, notamment juste en aval, de la réserve et, d’autre part, en amont, notamment juste en amont d’un compresseur dudit circuit, de sorte à ce que le fluide réfrigérant échange de la chaleur avec lui-même entre une zone haute pression et une zone basse pression dudit circuit,
- ledit circuit comprend une boucle principale, ladite boucle principale reliant en série, en mode refroidissement, ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur, ladite réserve, une éventuelle passe haute pression de l’échangeur interne, et ledit troisième échangeur puis une éventuelle passe basse pression de l’échangeur interne,
- ledit circuit comprend une première, une deuxième, une troisième et une quatrième branches secondaires, parcourues en mode pompe à chaleur, en dérivation de portions de la boucle principale,
- la première branche secondaire relie un premier point de dérivation, situé entre une sortie du premier échangeur et une entrée, en mode refroidissement, du deuxième échangeur, en amont du deuxième échangeur, et un deuxième point de dérivation, situé entre une sortie de la réserve et une entrée du troisième échangeur, en amont du troisième échangeur,
- la deuxième branche secondaire relie un troisième point de dérivation, situé entre une sortie du troisième échangeur et une entrée du compresseur ou de la passe basse pression de l’échangeur interne, en amont du compresseur, et un quatrième point de dérivation, situé entre une sortie, en mode refroidissement, du deuxième échangeur et une entrée de la réserve, en amont de la réserve,
- la troisième branche secondaire relie un cinquième point de dérivation, situé entre la sortie de la réserve ou de la passe haute pression de l’échangeur interne et le deuxième point de dérivation, en amont dudit deuxième point de dérivation, et un sixième point de dérivation, situé entre la sortie, en mode refroidissement, du deuxième échangeur et le quatrième point de dérivation, en amont dudit quatrième point de dérivation,
- la quatrième branche secondaire relie un septième point de dérivation, situé entre l’entrée, en mode refroidissement, du deuxième échangeur et le premier point de dérivation, en aval dudit premier point de dérivation, et un huitième point de dérivation, situé entre le troisième point de dérivation et l’entrée du compresseur ou de la passe basse pression de l’échangeur interne, en amont du compresseur.
- ledit circuit comprend un quatrième échangeur configuré pour échanger de la chaleur entre le fluide réfrigérant et un autre fluide caloporteur,
- ledit troisième échangeur et ledit quatrième échangeur sont situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur et le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs, en mode refroidissement et, d’autre part, dans ledit premier échangeur, le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs et ledit deuxième échangeur, en mode pompe à chaleur,
- ledit circuit comprend une branche de sorte que le fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en outre, en contournant ledit troisième et/ou ledit quatrième échangeur pour réchauffer le premier fluide caloporteur sans produire de chauffage au niveau dudit troisième et/ou dudit quatrième échangeur, en mode pompe à chaleur,
- ledit circuit comprend une vanne quatre voies reliant une branche provenant du premier échangeur, une branche menant vers le deuxième échangeur, une branche menant vers la réserve de fluide et une branche menant vers le troisième et/ou le quatrième échangeur,
- ledit circuit comprend un cinquième échangeur de chaleur et le circuit est configuré pour effectuer un chauffage et/ou un refroidissement avec le cinquième échangeur de chaleur,
- ledit deuxième échangeur et ledit cinquième échangeur sont situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, selon une première alternative, dans ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur et le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs, en mode refroidissement, selon une deuxième alternative, dans ledit premier échangeur, le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs puis ledit deuxième échangeur, en mode pompe à chaleur, et selon une troisième alternative, ledit premier échangeur, le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs puis ledit cinquième échangeur dans un mode récupération de chaleur,
- ladite réserve est localisée dans une zone haute pression dudit circuit en mode récupération de chaleur,
- ledit circuit est configuré pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant selon deux sens opposés dans ledit deuxième échangeur dans le mode refroidissement et le mode pompe à chaleur,
- ledit circuit est configuré pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant dans le même sens dans ledit deuxième échangeur dans le mode refroidissement et le mode pompe à chaleur,
- ledit circuit comprend en outre un échangeur interne,
- ledit échangeur interne est situé, d’une part, en aval, notamment juste en aval, de la réserve et, d’autre part, en amont, notamment juste en amont d’un compresseur dudit circuit, de sorte à ce que le fluide réfrigérant échange de la chaleur avec lui-même entre une zone haute pression et une zone basse pression dudit circuit,
- ledit circuit comprend une boucle principale, ladite boucle principale reliant en série, en mode refroidissement, ledit premier échangeur, ledit deuxième échangeur, ladite réserve, une éventuelle passe haute pression de l’échangeur interne, et ledit troisième échangeur puis une éventuelle passe basse pression de l’échangeur interne,
- ledit circuit comprend une première, une deuxième, une troisième et une quatrième branches secondaires, parcourues en mode pompe à chaleur, en dérivation de portions de la boucle principale,
- la première branche secondaire relie un premier point de dérivation, situé entre une sortie du premier échangeur et une entrée, en mode refroidissement, du deuxième échangeur, en amont du deuxième échangeur, et un deuxième point de dérivation, situé entre une sortie de la réserve et une entrée du troisième échangeur, en amont du troisième échangeur,
- la deuxième branche secondaire relie un troisième point de dérivation, situé entre une sortie du troisième échangeur et une entrée du compresseur ou de la passe basse pression de l’échangeur interne, en amont du compresseur, et un quatrième point de dérivation, situé entre une sortie, en mode refroidissement, du deuxième échangeur et une entrée de la réserve, en amont de la réserve,
- la troisième branche secondaire relie un cinquième point de dérivation, situé entre la sortie de la réserve ou de la passe haute pression de l’échangeur interne et le deuxième point de dérivation, en amont dudit deuxième point de dérivation, et un sixième point de dérivation, situé entre la sortie, en mode refroidissement, du deuxième échangeur et le quatrième point de dérivation, en amont dudit quatrième point de dérivation,
- la quatrième branche secondaire relie un septième point de dérivation, situé entre l’entrée, en mode refroidissement, du deuxième échangeur et le premier point de dérivation, en aval dudit premier point de dérivation, et un huitième point de dérivation, situé entre le troisième point de dérivation et l’entrée du compresseur ou de la passe basse pression de l’échangeur interne, en amont du compresseur.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, parmi lesquels :
Afin de faciliter la lecture des figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut intervertir les dénominations.
Dans la description qui suit, le terme " un premier élément en amont d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré.
Comme illustré aux différentes figures, l’invention concerne un système de conditionnement thermique. Il s’agit, par exemple, d’un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile.
Ledit système comporte un circuit de fluide réfrigérant 1. Ledit circuit de fluide réfrigérant comporte un premier échangeur de chaleur 2, configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur, un deuxième échangeur de chaleur 4, configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur, et un troisième échangeur de chaleur 6.
Dans la suite, il est prévu que le circuit comprenne en outre un quatrième échangeur de chaleur 8. Cependant l’échangeur de chaleur repéré 6 et l’échangeur de chaleur repéré 8 dans les exemples décrits pourrait aussi bien l’un que l’autre être le troisième échangeur au sens de l’invention dans une configuration, non illustrée, sans quatrième échangeur.
Le premier fluide caloporteur est, par exemple, un flux d’air Fi, dit intérieur. Le deuxième fluide caloporteur est, par exemple, un flux d’air Fe, dit extérieur.
Ici, le troisième échangeur 6 est prévu pour échanger de la chaleur avec un troisième fluide caloporteur. Le troisième fluide caloporteur est, par exemple, le flux d’air intérieur Fi.
On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, souvent désignée par le terme Anglais « HVAC » signifiant « Heating, Ventilating and Air Conditioning ». Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures.
On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air Fe reste à l’extérieur de l’habitacle du véhicule. Un groupe moto-ventilateur, non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. De même, un autre groupe moto-ventilateur, également non représenté, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi.
Le premier échangeur de chaleur 2 et le troisième échangeur de chaleur 6 permettent d’assurer un conditionnement thermique de l’habitacle du véhicule. Le premier échangeur de chaleur 2 et le troisième échangeur de chaleur 6 sont disposés, par exemple, dans un boîtier de circulation d’air du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation.
Le deuxième échangeur de chaleur 4 est disposé par exemple au niveau de la face avant du véhicule, c’est-à-dire derrière une calandre du véhicule. Le flux d’air extérieur Fe traverse ainsi la calandre du véhicule puis réalise un échange thermique avec le deuxième échangeur de chaleur 4.
Le quatrième échangeur de chaleur 8 est configuré pour être couplé thermiquement, par exemple, avec un élément d’une chaine de traction électrique du véhicule.
L’élément de la chaine de traction électrique est, par exemple, une batterie 10 de stockage d’énergie électrique. La batterie 10 peut fournir l’énergie électrique à un moteur électrique de traction du véhicule, non représenté. L’élément de la chaine de traction électrique peut aussi, cumulativement ou alternativement, être un module électronique de pilotage du moteur électrique de traction du véhicule.
Une régulation thermique de l’élément de la chaine de traction peut ainsi être assurée. L’échange de chaleur peut être direct, c’est-à-dire que le quatrième échangeur de chaleur 8 est en contact avec l’élément de la chaine de traction. En variante, comme illustré, l’échange de chaleur peut être indirect, c’est-à-dire que l’échange de chaleur entre l’élément de la chaine de traction et le quatrième échangeur de chaleur 8 se produit par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur. Dans le cas d’un échange indirect, ledit système comporte, par exemple, un circuit 12 de liquide caloporteur comportant ledit quatrième échangeur 8.
Ledit circuit de liquide caloporteur comporte en outre, par exemple, une pompe 14 d’entrainement dudit liquide caloporteur et ladite batterie 10. Il comporte en outre un réchauffeur électrique 11 et une vanne principale 13.
Ledit circuit 12 de liquide caloporteur comporte une boucle principale dans laquelle ledit liquide caloporteur parcoure en série la pompe 14, la vanne principale 13, le réchauffeur électrique 11, le quatrième échangeur 8 et la batterie 10 avant de revenir à la pompe 14. Il comprend en outre une branche secondaire en parallèle de ladite batterie 10 et de ladite pompe 14. Ladite branche secondaire est munie d’une vanne secondaire 15.
Une unité électronique de contrôle, non représentée sur les figures, reçoit des informations de capteurs mesurant les caractéristiques des différents fluides. L’unité électronique de contrôle reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle met en œuvre des lois de contrôle permettant le pilotage de différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique de façon à assurer les consignes reçues.
Comme cela sera développé plus bas en relation avec les exemples décrits, diverses vannes d’arrêt permettent d’autoriser ou d’interrompre la circulation de fluide réfrigérant dans différentes portions du circuit 1 de fluide réfrigérant. Il est ainsi possible, en combinant l’ouverture et la fermeture des différentes vannes d’arrêt, de faire circuler le fluide réfrigérant dans des branches du circuit 1 selon de multiples possibilités qui permettent de nombreux types d’échanges de chaleur au sein du système de conditionnement thermique.
Le circuit 1 de fluide réfrigérant comporte aussi plusieurs clapets anti-retour. Chaque clapet anti-retour permet d’éviter la circulation du fluide réfrigérant selon un sens déterminé, et permet donc d’isoler certaines portions du circuit 1. A la différence d’une vanne d’arrêt, les clapets anti-retour réagissent à la pression du fluide réfrigérant et n’ont pas besoin d’être commandés électriquement par l’unité de contrôle électronique du système.
Selon un premier aspect de l’invention, ledit circuit est configuré pour permettre alternativement une circulation du fluide réfrigérant, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur 2, ledit deuxième échangeur 4 et ledit troisième échangeur 6 pour fonctionner en mode refroidissement de sorte à produire un refroidissement au niveau dudit troisième échangeur 6, comme illustré à la , et, d’autre part, dans ledit premier échangeur 2, ledit troisième échangeur 6 et ledit deuxième échangeur 4 pour fonctionner en mode pompe à chaleur de sorte à réchauffer le premier fluide caloporteur et à produire un chauffage au niveau dudit troisième échangeur 6. Le refroidissement et le chauffage ayant lieu au niveau du troisième échangeur 6, ici le refroidissement du flux d’air intérieur Fi, sont obtenus à partir dudit deuxième fluide caloporteur, ici le flux d’air extérieur Fe, et par l’intermédiaire d’une compression et d’une détente du fluide réfrigérant.
Pour assurer la compression, ledit circuit 1 de fluide réfrigérant est équipé, par exemple, d’un compresseur 3. Pour assurer la détente, il est équipé de différents dispositifs de détente qui seront détaillés dans la suite.
Dans l’exemple illustré, on comprend que, en mode refroidissement, le troisième échangeur 6 permet un refroidissement du flux d’air intérieur Fi qui permet alors de refroidir l’habitacle. Le troisième échangeur 6 fonctionne dans ce cas en évaporateur pour le fluide réfrigérant. Dans ce mode de fonctionnement, le premier échangeur 2 est avantageusement contourné par le flux d’air intérieur Fi à l’intérieur du boîtier de climatisation, par exemple grâce à un volet de mixage. On comprend également que, en mode pompe à chaleur, le flux d’air intérieur Fi est réchauffé à la fois par le premier échangeur 2 et le troisième échangeur 6 qui fonctionnent alors tous les deux en condenseur. L’invention permet de la sorte un chauffage de l’habitacle tout en limitant l’énergie nécessaire à cette fin d’où une meilleure performance du circuit.
Pour une optimiser un tel chauffage, le premier échangeur 2 est préférentiellement situé en aval du troisième échangeur 6 selon le sens d’écoulement du flux d’air intérieur Fi et le volet de mixage dirige tout ou partie de l’air ayant traversé le troisième échangeur 6 à travers le premier échangeur 2. Le troisième échangeur 6 fonctionne ainsi en préchauffeur.
En variante, non-illustrée, le troisième échangeur 6 selon l’invention est un échangeur configuré pour échanger de la chaleur entre le fluide réfrigérant et un autre fluide caloporteur, ceci en lieu et place de l’échangeur 6 échangeant de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi. Il pourra s’agir, par exemple, comme évoqué plus haut, d’un échangeur de chaleur présentant la même fonction que le quatrième échangeur 8, à savoir une fonction de conditionnement thermique de l’élément de la chaine de traction du véhicule. En mode de refroidissement, un tel échangeur permet alors un refroidissement dudit élément de la chaine de traction du véhicule et, en mode de pompe à chaleur, un chauffage dudit élément de la chaine de traction du véhicule. Une telle configuration enrichit les fonctionnalités du circuit en permettant un chauffage dudit élément de la chaine de traction du véhicule en mode pompe à chaleur.
Selon un autre aspect de l’invention, ledit circuit comprend en outre une réserve 16 de fluide réfrigérant située dans une zone haute pression du circuit 1 de fluide réfrigérant, ceci que le circuit soit en mode refroidissement ou en mode pompe à chaleur. Par zone haute pression, on comprend une portion du circuit 1 où le fluide est essentiellement à l’état liquide ou à l’état gazeux en présentant une pression supérieure à une pression dudit fluide réfrigérant dans une portion, située en aval, par exemple une zone, dite basse pression, où la pression du fluide réfrigérant dépend d’une détente significative subie par le fluide. Dans l’exemple illustré, ladite réservé 16 est ainsi située, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant utilisé dans les différents modes de fonctionnement, en aval du compresseur 3 et en amont du ou des dispositifs de détente. Un tel emplacement de la réserve 16 permet de limiter les pertes de charges par rapport à un emplacement dans une partie basse pression du circuit qui, pour des raisons d’encombrement, devrait se situer trop loin du compresseur 3.
Ladite réserve 16 est constituée, par exemple, d’une bouteille permettant outre une fonction de tampon de fluide réfrigérant, une fonction de séparation d’éventuelles phases gazeuses encore présente dans le fluide et/ou une fonction de filtration d’impuretés et/ou d’absorbeur d’humidité.
Pour revenir aux différents exemples illustrés, ledit circuit comprend à la fois ledit troisième échangeur 6 et ledit quatrième échangeur 8. Ledit troisième échangeur 6 et ledit quatrième échangeur 8 sont avantageusement situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur 2, ledit deuxième échangeur 4 et le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs 6, 8, en mode refroidissement et, d’autre part, dans ledit premier échangeur 2, le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs 6, 8 et ledit deuxième échangeur 4, en mode pompe à chaleur. Ainsi, le troisième échangeur 6 peut fonctionner alternativement pour un refroidissement ou un chauffage. De même, le quatrième échangeur 8 peut fonctionner alternativement pour un refroidissement ou un chauffage. Toujours de la même façon, le troisième échangeur 6 et le quatrième échangeur 8 peuvent fonctionner ensemble, alternativement, pour un refroidissement ou un chauffage. La illustre l’alternative où le troisième échangeur 6 et le quatrième échangeur 8 fonctionnent simultanément pour respectivement préchauffer le flux d’air intérieur Fi et réchauffer l’élément de la chaîne de traction du véhicule.
Préférentiellement, ledit circuit de fluide réfrigérant 1 comprend en outre un échangeur interne. Ledit échangeur interne est situé, d’une part, juste en aval de la réserve 16 et, d’autre part, juste en amont du compresseur 3, de sorte à ce que le fluide réfrigérant échange de la chaleur avec lui-même entre une portion haute pression et une portion basse pression dudit circuit 1.
Dans les différents modes de réalisation illustrés, le circuit 1 de fluide réfrigérant comprend plus précisément une boucle, dite principale, correspondant aux branches du circuit 1 parcourues par le fluide réfrigérant en mode refroidissement. Ladite boucle principale relie en série dans cet ordre ledit premier échangeur 2, ledit deuxième échangeur 4, ladite réserve 16, une passe haute pression 18 de l’échangeur interne et ledit troisième échangeur 6 puis une passe basse pression 20 de l’échangeur interne.
Ledit circuit 1 comprend en outre une première, une deuxième, une troisième et une quatrième branches secondaires, parcourues en mode pompe à chaleur, en dérivation de portions de la boucle principale. Les indications qui suivent concernant les notions d’amont et d’aval sont données en relation avec la circulation du fluide réfrigérant en mode refroidissement.
La première branche secondaire relie un premier point de dérivation 30, situé entre une sortie 32 du premier échangeur 2 et une entrée 34, en mode refroidissement, du deuxième échangeur 4, en amont du deuxième échangeur 4, et un deuxième point de dérivation 36, situé entre une sortie 38 de la réserve 16 et une entrée 39 du troisième échangeur 6, en amont du troisième échangeur 6.
La deuxième branche secondaire relie un troisième point de dérivation 40, situé entre une sortie 42 du troisième échangeur 6 et une entrée du compresseur 3, plus précisément une entrée 44 de la passe basse pression 20 de l’échangeur interne, en amont du compresseur 3, et un quatrième point de dérivation 46, situé entre une sortie 48, en mode refroidissement, du deuxième échangeur 4 et une entrée 50 de la réserve 16, en amont de la réserve 16.
La troisième branche secondaire relie un cinquième point de dérivation 52, situé entre la sortie 38 de la réserve 16, plus précisément la sortie de la passe haute pression 18 de l’échangeur interne, et le deuxième point de dérivation 36, en amont dudit deuxième point de dérivation 36, et un sixième point de dérivation 54, situé entre la sortie 48, en mode refroidissement, du deuxième échangeur 4 et le quatrième point de dérivation 46, en amont dudit quatrième point de dérivation 46.
La quatrième branche secondaire relie un septième point de dérivation 58, situé entre l’entrée 34, en mode refroidissement, du deuxième échangeur 4 et le premier point de dérivation 30, en aval dudit premier point de dérivation 30, et un huitième point de dérivation 60, situé entre le troisième point de dérivation 40 et l’entrée du compresseur 3, plus précisément l’entrée 44 de la passe basse pression 20 de l’échangeur interne, en amont du compresseur 3.
Ledit circuit de fluide réfrigérant comprend en outre une cinquième branche de dérivation comportant le quatrième échangeur de chaleur 8. Ladite cinquième branche de dérivation est située en parallèle du troisième échangeur 6 entre le deuxième point de dérivation 36 et le troisième point de dérivation 40.
Comme illustré aux figures 1 à 5, ladite boucle principale de fluide réfrigérant comporte en outre une première vanne 64, située entre le premier point de dérivation 30 et le septième point de dérivation 58, en amont du septième point de dérivation 58. Elle comprend en outre un premier clapet anti-retour 66, situé entre le sixième point de dérivation 54 et le quatrième point de dérivation 46, en amont dudit quatrième point de dérivation 46. Elle comprend en outre un deuxième clapet anti-retour 68 entre le cinquième point de dérivation 52 et le deuxième point de dérivation 36, en amont dudit deuxième point de dérivation 36. Elle comprend en outre un premier dispositif de détente 70, entre le deuxième point de dérivation 36 et le troisième échangeur 6, en amont dudit troisième échangeur 6. Elle comprend en outre un troisième clapet anti-retour 71 entre le troisième échangeur 6 et le troisième point de dérivation 40, en amont dudit troisième point de dérivation 40. Elle comprend en outre une deuxième vanne 73, entre le troisième point de dérivation 40 et le huitième point de dérivation 60, en amont dudit huitième point de dérivation 60.
Ladite première branche de dérivation comprend une troisième vanne 72. La deuxième branche de dérivation comprend un quatrième clapet anti-retour 74. Ladite troisième branche de dérivation comprend un deuxième dispositif de détente 76 et un cinquième clapet anti-retour 78, de préférence dans cet ordre selon le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur. La quatrième branche comprend une quatrième vanne 80 et un éventuel sixième clapet anti-retour 82, le cas échéant dans cet ordre selon le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode pompe à chaleur. La cinquième branche comprend un troisième dispositif de détente 84, en amont dudit quatrième échangeur 8, et un septième clapet anti-retour 86 en aval dudit quatrième échangeur 8.
Comme illustré à la , dans laquelle ladite boucle de fluide réfrigérant fonctionne en mode refroidissement le fluide réfrigérant parcoure la boucle principale en sortant du compresseur 3 pour atteindre tout d’abord le premier échangeur de chaleur 2 où, comme évoqué plus haut, il ne subit pas ou peu d’échange de chaleur. Il en sort ainsi toujours dans un état gazeux haute pression et atteint le premier point de dérivation 30. La troisième vanne 72 étant fermée, il poursuit vers la première vanne 64, ouverte, et passe par le septième point de dérivation 58 sans emprunter la quatrième branche de dérivation, ladite quatrième vanne 80 étant fermée. Il traverse alors le deuxième échangeur 4 où il échange avec le flux d’air extérieur Fe pour subir une condensation et passer, au moins partiellement, en phase liquide. Il passe ensuite par le sixième point de dérivation 54 sans prendre la troisième branche de dérivation compte-tenu de l’orientation du cinquième clapet anti-retour 78 et traverse le premier clapet anti-retour 66. Il passe alors par le quatrième point de dérivation 46 sans prendre la deuxième branche de dérivation, compte-tenu de l’orientation du quatrième clapet anti-retour 64, et atteint ladite réserve 16. Il traverse ensuite la passe haute pression 18 de l’échangeur interne et passe par le cinquième point de dérivation 52 sans prendre la troisième branche de dérivation compte-tenu des différences de pression dans le circuit de fluide réfrigérant et/ou de l’état fermé du deuxième dispositif de détente 76. Il traverse ledit deuxième clapet anti-retour 68 puis passe par le deuxième point de dérivation 36 sans emprunter la première branche de dérivation, la troisième vanne 72, pour rappel, étant fermée. Il se dirige alors vers le troisième échangeur 6 sans emprunter la cinquième branche de dérivation compte-tenu de l’état fermé du troisième dispositif de détente 84, et passe par le premier dispositif de détente 70, prévu actif pour opérer une détente dudit fluide réfrigérant avant son passage dans ledit troisième échangeur 6. Le fluide réfrigérant subit une évaporation dans ledit troisième échangeur 6. Il refroidit de la sorte ledit fluide d’air interne Fi. Le fluide réfrigérant est alors dans un état gazeux basse pression. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le troisième clapet anti-retour 71 et par le troisième point de dérivation 40, sans prendre ni la cinquième branche de dérivation, compte-tenu de l’orientation du septième clapet anti-retour 86, ni la deuxième branche de dérivation, compte-tenu des différences de pression dans le circuit de fluide réfrigérant. Il poursuit à travers la deuxième vanne 73, ouverte, et passe par le huitième point de dérivation 60 sans emprunter la quatrième branche de dérivation compte-tenu de l’orientation du sixième clapet anti-retour 82. Il traverse enfin la passe pression 20 de l’échangeur interne avant de revenir au compresseur 3 où il subit une compression avant un nouveau cycle.
Selon d’autres modes de refroidissement, non-illustrés, le fluide réfrigérant peut passer par la cinquième branche de dérivation pour traverser le quatrième échangeur 8 au lieu du troisième échangeur 6 ou en parallèle de son passage à travers le troisième échangeur 6. Pour cela, ledit troisième dispositif de détente 84 est rendu actif pour opérer une détente dudit fluide réfrigérant avant son passage dans ledit quatrième échangeur 8. Le quatrième échangeur 8 refroidit alors ledit liquide caloporteur, à la place du flux d’air interne Fi ou simultanément audit flux d’air interne Fi.
Comme illustré à la dans laquelle ladite boucle de fluide réfrigérant fonctionne en mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant parcoure la boucle principale en sortant du compresseur 3 pour atteindre tout d’abord le premier échangeur de chaleur 2 où il subit un échange de chaleur avec le flux d’air intérieur Fi qu’il réchauffe en se condensant, au moins partiellement. Il atteint ensuite le premier point de dérivation 30 et emprunte la première branche de dérivation, la première vanne 64 étant fermée. Il traverse ainsi la troisième vanne 72, ouverte, et passe par le deuxième point de dérivation 36 où il retrouve la boucle principale, ceci en direction du troisième échangeur 6, compte-tenu de l’orientation du deuxième clapet anti-retour 68. Il n’emprunte pas la cinquième branche de dérivation compte-tenu de l’état fermé du troisième dispositif de détente 84, et passe par le premier dispositif de détente 70, prévu ouvert pour laisser passer le fluide réfrigérant sans détente. Ledit fluide réfrigérant traverse alors ledit troisième échangeur 6 où il subit un complément de condensation et préchauffe le flux d’air intérieur Fi. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le troisième clapet anti-retour 71 et par le troisième point de dérivation 40 sans prendre la cinquième branche de dérivation, compte-tenu de l’orientation du septième clapet anti-retour 86 mais en prenant la deuxième branche de dérivation, la deuxième vanne 73 étant fermée. Il passe ensuite à travers le quatrième clapet anti-retour 74 pour atteindre le quatrième point de dérivation 46 et reprendre la boucle principale en direction de la réserve 16 compte-tenu de l’orientation du premier clapet anti-retour 66. Il traverse ladite réserve 16 et la passe haute pression 18 de l’échangeur interne avant d’atteindre le cinquième point de dérivation 52 où il emprunte la troisième branche de dérivation au lieu de poursuivre le long de la boucle principal compte-tenu des différences de pression dans le circuit de fluide réfrigérant. Le deuxième dispositif de détente 76 est actif et opère une détente dudit fluide réfrigérant. Ce dernier poursuit en passant à travers le cinquième clapet anti-retour 78 et rejoint la boucle principale au niveau du sixième point de dérivation 54, ceci en direction dudit deuxième échangeur 4 compte-tenu des pressions dans le circuit. On constate qu’il parcoure alors la boucle principal en sens inverse de celui qu’il suit en mode refroidissement, et ceci jusqu’au septième point de dérivation 58. Avant d’atteindre ce dernier, il traverse le deuxième échangeur 4 qui fonctionne en évaporateur. Le fluide réfrigérant subit de la sorte une évaporation en échangeant de la chaleur avec le flux d’air externe Fe et passe dans un état gazeux basse pression. Au niveau dudit septième point de dérivation 58, ladite première vanne 64 étant, pour rappel, fermée, le fluide réfrigérant emprunte la quatrième branche de dérivation en passant à travers la quatrième vanne 80, ouverte, et le sixième clapet anti-retour 82 pour atteindre le huitième point de dérivation 60 et reprendre la boucle principale, la deuxième vanne 73 étant, pour rappel, fermée. Il passe ainsi par la passe pression 20 de l’échangeur interne avant de revenir au compresseur 3 où il subit une compression avant un nouveau cycle.
Comme illustré aux figures 3 et 4, selon d’autres modes de pompe à chaleur, le fluide réfrigérant peut passer par la cinquième branche de dérivation pour traverser le quatrième échangeur 8 au lieu du troisième échangeur 6 ( ) ou en parallèle de son passage à travers le troisième échangeur 6 ( ). Pour cela, ledit troisième dispositif de détente 84 est ouvert. Le quatrième échangeur 8 réchauffe alors ledit liquide caloporteur, à la place du flux d’air interne Fi ou simultanément audit flux d’air interne Fi.
Comme illustré à la , ledit circuit comprend en outre une branche complémentaire de sorte que le fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en outre, en contournant ledit troisième échangeur 6 et/ou ledit quatrième échangeur 8 pour réchauffer le premier fluide caloporteur sans produire de chauffage au niveau dudit troisième échangeur 6 et/ou dudit quatrième échangeur 8, en mode pompe à chaleur.
Ladite branche complémentaire est située par exemple entre le premier point de dérivation 30 et le quatrième point de dérivation 46. Ladite branche complémentaire est équipée d’une cinquième vanne 88.
Dans cet exemple de réalisation, le fluide réfrigérant peut circuler selon les modes de fonctionnement évoqués plus haut, notamment en regard des figures 1 à 4, ladite cinquième vanne 88 étant fermée.
Tel qu’illustré, il peut en outre circuler, en mode pompe à chaleur, de la façon suivante. Il parcoure la boucle principale en sortant du compresseur 3 pour atteindre tout d’abord le premier échangeur de chaleur 2 où il subit un échange de chaleur avec le flux d’air intérieur Fi qu’il réchauffe en se condensant, au moins partiellement. Il atteint ensuite le premier point de dérivation 30 et emprunte la branche complémentaire, la première vanne 64 et la troisième vanne 72 étant fermées. Il passe à travers la cinquième vanne 88, ouverte, et atteint ensuite le quatrième point de dérivation 46 pour reprend la boucle principale, ceci en direction de la réserve 16 compte-tenu de l’orientation du premier clapet anti-retour 66. Il suit alors le même parcourt que dans le cas de la . Une tel mode de fonctionnement trouve en particulier son intérêt dans certaines gammes de température ambiante pour ce qui est du flux d’air externe Fe.
Tel qu’illustré à la , selon une variante de réalisation, ledit circuit comprend une vanne quatre voies 90 reliant une branche provenant du premier échangeur 2, une branche menant vers le deuxième échangeur 4, une branche menant vers la réserve de fluide 16 et une branche menant en direction du troisième échangeur 6 et/ou du quatrième échangeur 8. Ladite vanne quatre voies 90 est située, par exemple, au niveau du premier point de dérivation 30 du circuit illustré en regard de la . Elle remplace la première vanne 64, la troisième vanne 72 et la cinquième vanne 88. Pour le reste, le circuit est inchangé.
En mode de refroidissement, ladite vanne quatre voies laisse passer le fluide réfrigérant le long de la boucle principal du premier échangeur 2 vers le septième point de dérivation 58. Pour le reste du circuit, la circulation du fluide est identique à celle déjà décrite.
En mode pompe à chaleur, avec passage par le troisième échangeur 6 et/ou le quatrième échangeur 8, ladite vanne quatre voies laisse passer le fluide du premier échangeur 2 vers le deuxième point de dérivation 36. Pour le reste du circuit, la circulation du fluide est identique à celle déjà décrite. Dans la variante avec contournement des troisième et quatrième échangeurs 6, 8, correspondant au mode de fonctionnement illustré, ladite vanne quatre voies laisse passer le fluide du premier échangeur 2 vers le quatrième point de dérivation 46. Pour le reste du circuit, la circulation du fluide est identique à celle déjà décrite.
Il est à noter que le mode de réalisation des figures 5 et 6 est également compatible avec les modes de réalisation ne comprenant qu’un seul des troisième ou quatrième échangeurs 6, 8.
Comme illustré aux figures 7 et 8, selon un autre exemple de réalisation de l’invention, ledit circuit comprend en outre un cinquième échangeur de chaleur 92, configuré pour effectuer un chauffage et/ou un refroidissement, de nouveau à partir dudit deuxième fluide caloporteur, ici le flux d’air extérieur Fe, et par l’intermédiaire d’une compression et d’une détente du fluide réfrigérant.
Dans l’exemple illustré, le cinquième échangeur de chaleur 92 est configuré pour échanger de la chaleur avec un module électronique 94 de pilotage du moteur électrique de traction du véhicule, par échange direct ou indirect.
En mode refroidissement, le troisième échangeur 6, le quatrième échangeur 8 et/ou le cinquième échangeur 92 sont avantageusement situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler successivement dans ledit premier échangeur 2, ledit deuxième échangeur 4 et, en parallèle le cas échéant, dans l’un au moins parmi les troisième, quatrième et cinquième échangeurs 6, 8, 92. En mode chauffage, ledit deuxième échangeur 4 et ledit cinquième échangeur 92 sont en parallèle et le fluide réfrigérant parcourt successivement ledit premier échangeur 2, puis, en parallèle le cas échéant, le et/ou lesdits troisième et quatrième échangeurs 6, 8 puis, en parallèle le cas échéant, le et/ou lesdits deuxième et cinquième échangeurs 4, 92 pour revenir vers le compresseur 3. Dans un mode particulier, dit de récupération de chaleur, seul le cinquième échangeur 92 est utilisé en basse pression.
A la , ledit deuxième échangeur 4 et ledit cinquième échangeur 92 sont situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, selon une première alternative, dans ledit premier échangeur 2, ledit deuxième échangeur 4 et le ou lesdits troisième 6 et quatrième 8 échangeurs, en mode refroidissement, ainsi que, selon une deuxième alternative, dans ledit premier échangeur 2, le ou lesdits troisième 6 et quatrième échangeurs 8 puis ledit deuxième échangeur 4, en mode pompe à chaleur, et, selon une troisième alternative, dans ledit premier échangeur 2, le ou lesdits troisième 6 et quatrième 8 échangeurs puis ledit cinquième échangeur 92 dans le mode récupération de chaleur. Dans cette configuration, selon ce dernier mode de fonctionnement, on opère une récupération de la chaleur dégagée par module électronique 94, au niveau du cinquième échangeur 92, chaleur qui est restituée au niveau du quatrième échangeur 8 pour réchauffer la batterie 10 de stockage d’énergie électrique. Toujours dans ce dernier mode de fonctionnement, on pourra encore alternativement ou cumulativement faire circuler le fluide réfrigérant dans le troisième échangeur 6 pour effectuer un chauffage de l’habitacle.
A la , on constate que la configuration du circuit de fluide réfrigérant permet en outre, dans cet exemple de réalisation, que ledit fluide réfrigérant puisse circuler, selon une quatrième alternative, dans ledit premier échangeur 2, ledit deuxième échangeur 4 et lesdits quatrième et cinquième échangeurs 8, 92, en mode dit de charge rapide. Dans ce mode de fonctionnement, on refroidit la batterie de stockage d’énergie. Un tel fonctionnement peut être utilisé, par exemple, pour apporter un refroidissement maximum de la batterie.
Dans cette configuration, ladite réserve 16 reste localisée dans une zone haute pression dudit circuit, y compris en mode récupération de chaleur et/ou charge rapide.
Pour cela, ici, le circuit comprend une sixième branche de dérivation, située entre le cinquième point de dérivation 52 et le huitième point de dérivation 60 et destinée à être parcourue par ledit fluide réfrigérant, ceci dudit cinquième point de dérivation 52 vers le huitième point de dérivation 60 dans ladite troisième et quatrième alternative évoquées plus haut. Ladite sixième branche de dérivation comprend, par exemple, dans cet ordre selon le sens de circulation du fluide réfrigérant un quatrième dispositif de détente 96, ledit cinquième échangeur 92 et un huitième clapet anti-retour 98. Ledit circuit reprend pour le reste la configuration de ceux des figures 1 à 5. Il pourrait aussi s’agir de celui de la avec la vanne quatre voies 90.
En mode refroidissement, le fluide réfrigérant suit le cheminement évoqué plus haut en relation avec la , le quatrième dispositif de détente 96 étant fermé. En mode pompe à chaleur, il suit les cheminements évoqué plus haut en relation avec les figures 2 à 6, le quatrième dispositif de détente 96 étant fermé.
En mode de récupération de chaleur, comme illustré à la , le fluide réfrigérant commence par suivre le même cheminement qu’en mode pompe à chaleur et, au niveau du cinquième point de dérivation 52, le deuxième dispositif de détente 76 étant fermé et compte-tenu de la pression dans le circuit, il emprunte la sixième branche de dérivation. Le quatrième dispositif de détente 96 est actif et le fluide réfrigérant subit une détente avant de passer dans le cinquième échangeur 92 où il est évaporé en captant la chaleur du module électronique 94. Il passe ensuite dans le huitième clapet anti-retour 98 avant d’atteindre le huitième point de dérivation 60 et reprendre le cheminement suivi dans les modes de pompe à chaleur.
En mode charge rapide, comme illustré à la , le fluide réfrigérant commence par suivre le même cheminement qu’en mode refroidissement et, au niveau du cinquième point de dérivation 52, le deuxième dispositif de détente 76 étant fermé, il emprunte à la fois la sixième branche de dérivation et la suite de la boucle principale. Le quatrième dispositif de détente 96 est actif et la portion de fluide réfrigérant empruntant ce chemin subit une détente avant de passer dans le cinquième échangeur 92 où il est évaporé en refroidissant le module électronique 94 ou un autre composant du véhicule nécessitant une thermorégulation. Elle passe ensuite dans le huitième clapet anti-retour 98 avant d’atteindre le huitième point de dérivation 60 pour rejoindre l’autre portion de fluide réfrigérant qui aura traversé le quatrième échangeur 8 par la cinquième branche de dérivation.
Comme illustré aux figures 9 et 10, en variante, ledit circuit est configuré pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant dans le même sens dans ledit deuxième échangeur 4 dans le mode refroidissement et le mode pompe à chaleur.
Pour cela, ici, en comparaison avec la configuration de l’exemple des figures 1 à 4, la boucle principale, la première branche de dérivation et la deuxième branche sont identiques. Par contre, les points de dérivation des troisièmes et quatrièmes branches de dérivation sont modifiés.
La troisième branche de dérivation part toujours du cinquième point de dérivation 52 mais arrive au septième point de dérivation 58 tandis que la quatrième branche de dérivation arrive bien au huitième point de dérivation 60 mais part d’un dixième point de dérivation 100, situé le long de la boucle principale entre la sortie 48 du deuxième échangeur, en mode refroidissement, et le premier clapet anti-retour 66, en amont dudit premier clapet 66.
La illustre le fonctionnement en mode refroidissement, avec passage par le troisième échangeur 6, comme déjà décrit en relation avec la .
La illustre le fonctionnement en mode pompe à chaleur, avec passage par le quatrième échangeur 8, comme déjà décrit en relation avec la .
Les autres modes de fonctionnement évoqué en relation l’exemple de réalisation des figures 1 à 4 sont également possibles. Une telle configuration pourra aussi être combinée avec celle des figures 7 et 8 et les modes de fonctionnement associées à une telle configuration.
Chacun des dispositifs de détente employés est, par exemple, un détendeur électronique, c’est-à-dire un détendeur dont la section de passage du fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, l’unité de contrôle du système pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant.
Le compresseur 3 peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entrainées par un moteur électrique. Le compresseur 3 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée du compresseur, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie du compresseur. Les pièces mobiles internes du compresseur 3 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée à une haute pression côté sortie. Après détente dans un ou plusieurs dispositifs de détente, le fluide réfrigérant revient à l’entrée du compresseur 3 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.
Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 1 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants peuvent aussi être employés, comme par exemple le R134a.
Claims (11)
- Système de conditionnement thermique (100) comportant un circuit (1) de fluide réfrigérant, le circuit (1) de fluide réfrigérant comportant :
- Un premier échangeur de chaleur (2) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur,
- Un deuxième échangeur de chaleur (4) configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur,
- Un troisième échangeur de chaleur (6),
- ledit circuit étant configuré pour permettre alternativement une circulation du fluide réfrigérant, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur (2), ledit deuxième échangeur (4) et ledit troisième échangeur (6) pour fonctionner en mode refroidissement de sorte à produire un refroidissement au niveau dudit troisième échangeur (6) et, d’autre part, dans ledit premier échangeur (2), ledit troisième échangeur (6) et ledit deuxième échangeur (4) pour fonctionner en mode pompe à chaleur de sorte à réchauffer le premier fluide caloporteur et à produire un chauffage au niveau dudit troisième échangeur (6), à partir dudit deuxième fluide caloporteur et par l’intermédiaire d’une compression et d’une détente du fluide réfrigérant,
- ledit circuit comprenant en outre une réserve (16) de fluide réfrigérant située dans une zone haute pression du circuit (1) de fluide réfrigérant, en mode refroidissement comme en mode pompe à chaleur. - Système selon la revendication précédente dans lequel ledit circuit (1) comprend un échangeur interne dont une partie haute pression (18) est située juste en aval de la réserve (16) et une partie basse pression (20) juste en amont d’un compresseur (3) dudit circuit de fluide réfrigérant.
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit circuit (1) comprend un quatrième échangeur (8) configuré pour échanger de la chaleur entre le fluide réfrigérant et un autre fluide caloporteur.
- Système selon la revendication précédente dans lequel ledit troisième échangeur (6) et ledit quatrième échangeur (8) sont situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en série, d’une part, dans ledit premier échangeur (2), ledit deuxième échangeur (4) et le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs (6, 8), en mode refroidissement et, d’autre part, dans ledit premier échangeur (2), le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs (6, 8) et ledit deuxième échangeur (4), en mode pompe à chaleur.
- Système selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4 dans lequel ledit circuit (1) comprend une branche de sorte que le fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, en outre, en contournant ledit troisième et/ou ledit quatrième échangeur (6, 8) pour réchauffer le premier fluide caloporteur sans produire de chauffage au niveau dudit troisième et/ou dudit quatrième échangeur (6, 8), en mode pompe à chaleur.
- Système selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 dans lequel ledit circuit (1) comprend une vanne quatre voies (90) reliant une branche provenant du premier échangeur (2), une branche menant vers le deuxième échangeur (4), une branche menant vers la réserve de fluide (16) et une branche menant vers le troisième et/ou le quatrième échangeur (6, 8).
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit circuit (1) comprend un cinquième échangeur de chaleur (92) et le circuit est configuré pour effectuer un chauffage et/ou un refroidissement avec ledit cinquième échangeur de chaleur (92).
- Système selon la revendication précédente dans lequel ledit deuxième échangeur (4) et ledit cinquième échangeur (92) sont situés en parallèle l’un de l’autre de sorte que ledit fluide réfrigérant puisse circuler alternativement, selon une première alternative, dans ledit premier échangeur (2), ledit deuxième échangeur (4) et le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs (6, 8), en mode refroidissement, selon une deuxième alternative, dans ledit premier échangeur (2), le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs (6, 8) puis ledit deuxième échangeur (4), en mode pompe à chaleur, et selon une troisième alternative, ledit premier échangeur (2), le ou lesdits troisième et quatrième échangeurs (6, 8) puis ledit cinquième échangeur (92) dans un mode récupération de chaleur.
- Système selon la revendication précédente dans lequel ladite réserve (16) est localisée dans une zone haute pression dudit circuit (1) en mode récupération de chaleur.
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit circuit (1) est configuré pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant selon deux sens opposés dans ledit deuxième échangeur (4) dans le mode refroidissement et le mode pompe à chaleur
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel ledit circuit (1) est configuré pour autoriser une circulation du fluide réfrigérant dans le même sens dans ledit deuxième échangeur (4) dans le mode refroidissement et le mode pompe à chaleur.
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| FR3125872A1 true FR3125872A1 (fr) | 2023-02-03 |
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Citations (4)
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| US9233594B2 (en) * | 2012-02-23 | 2016-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling device and vehicle equipped with the same, and control method for cooling device |
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| FR3076342A1 (fr) * | 2018-01-04 | 2019-07-05 | Valeo Systemes Thermiques | Circuit de conditionnement thermique |
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-
2021
- 2021-07-28 FR FR2108182A patent/FR3125872A1/fr active Pending
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