FR3126754A1 - Dispositif de gestion thermique d’un élément électrique et/ou électronique à échangeur de chaleur tri-fluide - Google Patents
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Abstract
Dispositif de gestion thermique d’un élément électrique et/ou électronique d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comportant :- un premier circuit de fluide caloporteur (X) comportant une boucle principale (X1) comprenant un compresseur (41), un premier échangeur de chaleur (42), un premier dispositif de détente (43) et un échangeur de chaleur tri-fluide (1),- un deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) comprenant une boucle principale (Y1) comportant une première pompe (61), un premier échangeur de chaleur (62), l’échangeur de chaleur tri-fluide (1) étant également connecté à ladite boucle principale (Y1) du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y), et- un troisième circuit de fluide caloporteur (Z) étant également connecté à l’échangeur de chaleur tri-fluide (1) et comportant un contenant (BAT) dans lequel sont destinées à être placées des éléments électrique et/ou électronique du véhicule automobile, ledit contenant (BAT) comportant un système d’immersion au moins partielle desdits éléments électrique et/ou électronique dans ledit fluide diélectrique et/ou un système de pulvérisation dudit fluide diélectrique,,ledit échangeur de chaleur tri-fluide (1) étant configuré pour permettre les échanges de chaleur entre les deuxième et troisième fluides caloporteur et le premier fluide caloporteur. Figure d’abrégé : Fig 1
Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de gestion thermique pour véhicule électrique ou hybride et plus particulièrement les dispositifs de gestion thermique d’un élément électrique et/ou électronique.
Dans le domaine des véhicules électriques et hybrides, les éléments électrique et/ou électronique nécessitent une puissance de refroidissements accrue notamment du fait de la volonté des constructeurs de réduire le temps de charge lors de laquelle une grande quantité de chaleur se dégage. En effet, pour recharger rapidement des éléments électrique et/ou électronique, la puissance électrique est augmentée ce qui a pour effet que la chaleur dégagée par les éléments électrique et/ou électronique lors de ce chargement rapide est également fortement augmentée. Les puissances de refroidissement maximales sont estimées autour des 12kW lors de telles recharges rapides. De plus, il peut être demandé d’assurer simultanément un refroidissement minimal de la cabine par exemple avec une puissance de refroidissement supérieur à 3kW qui peuvent donc s’ajouter au 12kw mentionnés ci-dessus. Il est donc important d’avoir un refroidissement efficace des éléments électrique et/ou électronique ainsi qu’un dispositif de gestion thermique capable de produire une telle puissance de refroidissement.
Un élément électrique et/ou électronique peut être, par exemple, une batterie ou cellule de batterie, une dispositif d’électronique de puissance ou un ordinateur embarqué.
L’utilisation de fluides diélectrique dans lesquelles sont immergées au moins partiellement les éléments électrique et/ou électronique permet d’augmenter grandement l’efficacité du refroidissement des éléments électrique et/ou électronique comparée à des refroidissements type plaques. Cependant, ce type de fluide diélectrique doit cohabiter au sein du dispositif de gestion thermique avec les autres fluides caloporteur existants par exemple des fluides réfrigérants et de l’eau glycolée. Un échangeur de chaleur entre le fluide diélectrique et cette eau glycolée ou un échangeur de chaleur entre le fluide diélectrique et le fluide réfrigérant sont nécessaires selon les architectures des dispositifs de gestion thermique. Cependant, une telle solution augmente le nombre d’échangeur de chaleur au sein du dispositif de gestion thermique ce qui augmente de fait son poids, son coût de fabrication ainsi que son encombrement nécessaire pour l’installer au sein du véhicule automobile.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement les inconvénients de l’art antérieur et de proposer un dispositif de gestion thermique amélioré.
La présente invention concerne donc un dispositif de gestion thermique d’un élément électrique et/ou électronique d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comportant :
- un premier circuit de fluide caloporteur au sein duquel est destiné à circuler un premier fluide caloporteur, ledit premier circuit de fluide caloporteur comportant une boucle principale comprenant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un premier échangeur de chaleur, un premier dispositif de détente et un échangeur de chaleur tri-fluide,
- un deuxième circuit de fluide caloporteur au sein duquel est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur, ledit deuxième circuit de fluide caloporteur comprenant une boucle principale comportant une première pompe, un premier échangeur de chaleur, l’échangeur de chaleur tri-fluide étant également connecté à ladite boucle principale du deuxième circuit de fluide caloporteur, et
- un troisième circuit de fluide caloporteur au sein duquel est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur, ledit troisième circuit de fluide caloporteur étant également connecté à l’échangeur de chaleur tri-fluide et comportant un contenant dans lequel sont destinées à être placées des éléments électrique et/ou électronique du véhicule automobile, ledit contenant comportant un système d’immersion au moins partielle desdits éléments électrique et/ou électronique dans ledit fluide diélectrique et/ou un système de pulvérisation dudit fluide diélectrique,
ledit échangeur de chaleur tri-fluide étant configuré pour permettre les échanges de chaleur entre les deuxième et troisième fluides caloporteur et le premier fluide caloporteur.
- un premier circuit de fluide caloporteur au sein duquel est destiné à circuler un premier fluide caloporteur, ledit premier circuit de fluide caloporteur comportant une boucle principale comprenant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un premier échangeur de chaleur, un premier dispositif de détente et un échangeur de chaleur tri-fluide,
- un deuxième circuit de fluide caloporteur au sein duquel est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur, ledit deuxième circuit de fluide caloporteur comprenant une boucle principale comportant une première pompe, un premier échangeur de chaleur, l’échangeur de chaleur tri-fluide étant également connecté à ladite boucle principale du deuxième circuit de fluide caloporteur, et
- un troisième circuit de fluide caloporteur au sein duquel est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur, ledit troisième circuit de fluide caloporteur étant également connecté à l’échangeur de chaleur tri-fluide et comportant un contenant dans lequel sont destinées à être placées des éléments électrique et/ou électronique du véhicule automobile, ledit contenant comportant un système d’immersion au moins partielle desdits éléments électrique et/ou électronique dans ledit fluide diélectrique et/ou un système de pulvérisation dudit fluide diélectrique,
ledit échangeur de chaleur tri-fluide étant configuré pour permettre les échanges de chaleur entre les deuxième et troisième fluides caloporteur et le premier fluide caloporteur.
Selon un aspect de l’invention :
le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur est un condenseur configuré pour permettre les échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur,
le premier échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur étant un radiateur destiné à être traversé par un flux d’air externe,
le deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) comportant un deuxième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air interne à destination de l’habitacle du véhicule automobile,
le deuxième circuit de fluide caloporteur étant configuré pour permettre l’absorption de chaleur en provenance du premier circuit de fluide caloporteur via le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur et la restitution de ladite chaleur dans le flux d’air externe via le premier échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur et/ou dans le flux d’air interne via le deuxième échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur.
le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur est un condenseur configuré pour permettre les échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur,
le premier échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur étant un radiateur destiné à être traversé par un flux d’air externe,
le deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) comportant un deuxième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air interne à destination de l’habitacle du véhicule automobile,
le deuxième circuit de fluide caloporteur étant configuré pour permettre l’absorption de chaleur en provenance du premier circuit de fluide caloporteur via le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur et la restitution de ladite chaleur dans le flux d’air externe via le premier échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur et/ou dans le flux d’air interne via le deuxième échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comporte :
- une première branche de dérivation connectée à la boucle principale en parallèle du premier échangeur de chaleur dudit deuxième circuit de fluide caloporteur, ladite première branche de dérivation comportant une deuxième pompe le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur,
- une deuxième branche de dérivation connectée à la première branche de dérivation en parallèle du premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur et de la deuxième pompe, ladite deuxième branche de dérivation comportant le deuxième échangeur de chaleur dudit deuxième circuit de fluide caloporteur.
- une première branche de dérivation connectée à la boucle principale en parallèle du premier échangeur de chaleur dudit deuxième circuit de fluide caloporteur, ladite première branche de dérivation comportant une deuxième pompe le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur,
- une deuxième branche de dérivation connectée à la première branche de dérivation en parallèle du premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur et de la deuxième pompe, ladite deuxième branche de dérivation comportant le deuxième échangeur de chaleur dudit deuxième circuit de fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième circuit de fluide caloporteur comporte en outre une troisième branche de dérivation connectée à la boucle principale en parallèle de la première pompe et de l’échangeur de chaleur tri-fluide, ladite troisième branche de dérivation comportant un refroidisseur destiné à être traversé par le flux d’air interne à destination de l’habitacle.
Selon un autre aspect de l’invention, le premier circuit de fluide caloporteur comporte une première branche de dérivation connectée sur la boucle principale en parallèle du premier dispositif de détente et de l’échangeur de chaleur tri-fluide, ladite première branche de dérivation comportant un deuxième dispositif de détente et un évaporateur destiné à être traversé par un flux d’air interne à destination de l’habitacle.
Selon un autre aspect de l’invention :
- le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur est destiné à être traversé par le flux d’air externe,
- le premier échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur est une interface d’échange de chaleur avec un train de puissance électrique du véhicule automobile.
- le premier échangeur de chaleur du premier circuit de fluide caloporteur est destiné à être traversé par le flux d’air externe,
- le premier échangeur de chaleur du deuxième circuit de fluide caloporteur est une interface d’échange de chaleur avec un train de puissance électrique du véhicule automobile.
Selon un autre aspect de l’invention, le premier circuit de fluide caloporteur est inversible et qu’il comporte un condenseur interne et un troisième dispositif de détente disposé en amont du premier échangeur de chaleur, ledit premier circuit de fluide caloporteur étant configuré à la fois pour :
- dans un mode de refroidissement, refroidir le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur via l’échangeur de chaleur tri-fluide et/ou refroidir le troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur via l’échangeur de chaleur tri-fluide , la chaleur récupérée lors de ce ou ces refroidissements est rejetée dans le flux d’air externe via le premier échangeur de chaleur dudit premier circuit de fluide caloporteur, et
- dans un mode pompe à chaleur, réchauffer de flux d’air interne directement ou indirectement via le condenseur interne en absorbant de la chaleur du flux d’air externe via le premier échangeur de chaleur dudit premier circuit de fluide caloporteur et/ou du deuxième circuit de fluide caloporteur et/ou du troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur.
- dans un mode de refroidissement, refroidir le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur via l’échangeur de chaleur tri-fluide et/ou refroidir le troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur via l’échangeur de chaleur tri-fluide , la chaleur récupérée lors de ce ou ces refroidissements est rejetée dans le flux d’air externe via le premier échangeur de chaleur dudit premier circuit de fluide caloporteur, et
- dans un mode pompe à chaleur, réchauffer de flux d’air interne directement ou indirectement via le condenseur interne en absorbant de la chaleur du flux d’air externe via le premier échangeur de chaleur dudit premier circuit de fluide caloporteur et/ou du deuxième circuit de fluide caloporteur et/ou du troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l’invention, le condenseur interne est disposé sur la branche principale du premier circuit de fluide caloporteur en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le troisième dispositif de détente,
le premier circuit de fluide caloporteur comportant en outre :
- une deuxième branche de dérivation connectée à la boucle principale de sorte à relier la sortie de premier fluide caloporteur du premier échangeur de chaleur à l’entrée de premier fluide caloporteur du compresseur,
- une troisième branche de dérivation connectée à la boucle principale de sorte à contourner le troisième dispositif de détente et le premier échangeur de chaleur.
le premier circuit de fluide caloporteur comportant en outre :
- une deuxième branche de dérivation connectée à la boucle principale de sorte à relier la sortie de premier fluide caloporteur du premier échangeur de chaleur à l’entrée de premier fluide caloporteur du compresseur,
- une troisième branche de dérivation connectée à la boucle principale de sorte à contourner le troisième dispositif de détente et le premier échangeur de chaleur.
Selon un autre aspect de l’invention, le premier circuit de fluide caloporteur comporte une première branche de dérivation connectée sur la boucle principale en parallèle du premier dispositif de détente et de l’échangeur de chaleur tri-fluide, ladite première branche de dérivation comportant un deuxième dispositif de détente et un évaporateur destiné à être traversé par un flux d’air interne à destination de l’habitacle.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.
Les figures 1 et 2 montrent un échangeur de chaleur tri-fluides 1 respectivement représenté schématiquement en coupe et en perspective éclatée. Cet échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte un empilement de plaques 20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c (visibles sur les figures 5 et 6) formant une alternance de premiers A et deuxièmes B espaces de circulation de fluide caloporteur empilés dans le sens de l’empilement de plaques 20a, 20b, 20c, 30a, 30b, 30c. L’échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte également un premier circuit de circulation 11 d’un premier fluide caloporteur entre un premier collecteur 11a d’entrée et un premier collecteur 11b de sortie du premier fluide caloporteur. L’échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte en outre un deuxième circuit de circulation 12 d’un deuxième fluide caloporteur entre un deuxième collecteur 12a d’entrée et un deuxième collecteur 12b de sortie du deuxième fluide caloporteur. L’échangeur de chaleur tri-fluides 1 comporte de plus un troisième circuit de circulation 13 d’un troisième fluide caloporteur entre un troisième collecteur 13a d’entrée et un troisième collecteur 13b de sortie du troisième fluide caloporteur.
Le premier circuit de circulation 11 est disposé au sein des premiers espaces de circulation A et les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation sont disposés conjointement au sein des deuxièmes espaces de circulation B. De ce fait, les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation ne prennent pas chacun un espace de circulation A ou B et peuvent chacun permettre les échanges d’énergie calorifique avec le premier circuit de circulation 11. La taille de l’échangeur de chaleur 1 peut ainsi être contenue.
Dans l’exemple de la , les circuits de circulations 11, 12, 13 comportent une seule passe par espace de circulation A, B. Les circuits de circulations 11, 12, 13 peuvent néanmoins comporter chacun au moins deux passes au sein d’un même espace de circulation A, B afin d’améliorer l’efficacité des échanges thermiques entre le premier fluide caloporteur et les deuxième et troisième fluides caloporteurs.
Les figures 3 et 4 montrent un premier mode de réalisation des premiers A et deuxièmes B espaces de circulation comportant au moins deux passes. La montre plus particulièrement une représentation du premier circuit de circulation 11 au sein du premier espace de circulation A. Le premier circuit de circulation 11 comporte une première passe 110a partant du premier collecteur 11a d’entrée et traversant le premier espace de circulation A sur sa longueur. Le premier circuit de circulation 11 comporte une deuxième passe 110b reliée à l’extrémité de la première passe 110a opposée au premier collecteur 11a d’entrée. Cette deuxième passe 110b traverse le premier espace de circulation A sur sa longueur et rejoint le deuxième collecteur 11b d’entrée. Les première 110a et deuxième 110b passes sont côte à côte et séparées par une paroi 115.
Les premiers collecteurs 11a et 11b sont disposés d’un même côté du premier espace de circulation A. Les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs traversent quant à eux de part en part le premier espace de circulation A et sont isolés de sorte à ce qu’ils ne puissent être en communication fluidique avec le premier circuit de circulation 11 ou entre eux. Dans l’exemple illustré à la , les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs sont alignés et disposés sur le premier espace de circulation A à l’opposé des premiers collecteurs 11a, 11b.
La montre quant à elle une représentation des deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation au sein du deuxième espace de circulation B. Le deuxième circuit de circulation 12 comporte une première passe 120a partant du deuxième collecteur 12a d’entrée et traversant le deuxième espace de circulation B sur sa longueur. Le deuxième circuit de circulation 12 comporte une deuxième passe 120b reliée à l’extrémité de la première passe 120a opposée au deuxième collecteur 12a d’entrée. Cette deuxième passe 120b traverse le deuxième espace de circulation B sur sa longueur et rejoint le deuxième collecteur 12b d’entrée. Les première 120a et deuxième 120b passes sont côte à côte et séparées par une paroi 125.
Le troisième circuit de circulation 13 comporte une première passe 130a partant du troisième collecteur 13a d’entrée et traversant le deuxième espace de circulation B sur sa longueur. Le troisième circuit de circulation 13 comporte une deuxième passe 130b reliée à l’extrémité de la première passe 130a opposée au troisième collecteur 13a d’entrée. Cette deuxième passe 130b traverse le deuxième espace de circulation B sur sa longueur et rejoint le deuxième collecteur 13b d’entrée. Les première 130a et deuxième 130b passes sont côte à côte et séparées par une paroi 135.
Au sein des deuxièmes espaces de circulation B, les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation sont disposés côte à côte de sorte que le deuxième circuit de circulation 12 soit disposé à l’aplomb d’une première passe 110a du premier circuit de circulation 11 et le troisième circuit de circulation 13 à l’aplomb d’une deuxième passe 110b du premier circuit de circulation 11. Les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation sont séparés par une autre paroi 145.
Les deuxièmes et troisièmes collecteurs 12a, 12b, 13a et 13b sont disposés d’un même côté du deuxième espace de circulation B. Les premiers collecteurs 11a, 11b traversent quant à eux de part en part le deuxième espace de circulation B et sont isolés de sorte à ce qu’ils ne puissent être en communication fluidique avec les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation ou entre eux. Dans l’exemple illustré à la , les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs sont alignés et disposés sur le deuxième espace de circulation B à l’opposé des premiers collecteurs 11a, 11b.
Les figures 5 et 6 montrent une vue en coupe transversale des espaces de circulation A et B. Selon une première variante des plaques 20a, 20b, 30a, 30b illustrée à la , chaque espace de circulation A, B comporte une première 20a, 30a et une deuxième 20b, 30b plaque accolées l’une à l’autre définissant ledit espace de circulation A, B. Le premier espace de circulation A peut être formé par une première 20a et une deuxième 20b plaque. De même, le deuxième espace de circulation B peut être formé par une première 30a et une deuxième 30b plaque. Dans l’empilement, la deuxième plaque 20b, 30b d’un espace de circulation A, B est au contact de la première plaque 20a, 30a de l’espace de circulation A, B adjacent et inversement. Les parois 115, 125, 135 et 145 peuvent être des nervures réalisées sur les plaques 20a, 20b, 30a et 30b et configurées pour définir le trajet des passes 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b.
Selon une deuxième variante des plaques 20c, 30c illustrée à la , lesdites plaques 20c, 30c peuvent avoir un profil incurvé avec des bords latéraux 21c, 31c. Les plaques 20c, 30c sont emboîtées les unes dans les autres et les bords latéraux 21c, 31c de deux plaques 20c, 30c adjacentes se chevauchent de sorte à former les espaces de circulation A, B. De même que précédemment, les parois 115, 125, 135 et 145 peuvent être des nervures réalisées sur les plaques 20c et 30c et configurées pour définir le trajet des passes 110a, 110b, 120a, 120b, 130a, 130b.
Les figures 7 à 9 montrent un deuxième mode de réalisation des premiers A et deuxièmes B espaces de circulation comportant au moins deux passes. Pour ce deuxième mode de réalisation, les espaces de circulation A, B peuvent être formés par deux plaques 20a, 20b, 30a, 30b ou bien une seule plaque 20c, 30c comme décrit précédemment.
Comme illustré sur les figures 7 et 8, au sein des deuxièmes espaces de circulation B, les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation ne sont pas disposés côte à côte mais sont entremêlés de sorte qu’une passe 110a, 110b du premier circuit de circulation 11 soit disposée simultanément à l’aplomb d’une passe 120a, 120b, 130a, 130b du deuxième 12 et du troisième 13 circuit de circulation 13. Pour cela, l’une des passes 130a, 130b du troisième circuit de circulation 13 est disposée entre la première 120a et la deuxième 120b passe du deuxième circuit de circulation 13. Les différentes passes 120a, 130a, 120b et 130b peuvent ainsi être séparées par une seule paroi 155 effectuant un trajet en forme de zigzag dans le deuxième espace de circulation B. Cette paroi 155 peut comme précédemment être une nervure réalisée sur la ou les plaques 30a, 30b, 30c formant le deuxième espace de circulation B. Les deuxièmes collecteurs 12a, 12b ne sont ici plus alignés avec les troisièmes collecteurs 13a, 13b mais décalés du fait de l’entremêlement des passes 120a, 120b, 130a, 130b. Les premiers collecteurs 11a, 11b traversent quant à eux de part en part le deuxième espace de circulation B et sont isolés de sorte à ce qu’ils ne puissent être en communication fluidique avec les deuxième 12 et troisième 13 circuits de circulation 11 ou entre eux.
Comme illustré à la , le premier espace de circulation A reste identique au premier mode de réalisation à la différence que les deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs sont disposés à des emplacements différents. De ce fait, les passes 110a et 110b ont un trajet moins rectiligne que selon le premier mode de réalisation mais un trajet plus tortueux du fait des emplacements des deuxièmes 12a, 12b et troisièmes 13a, 13b collecteurs.
Afin d’améliorer les échanges de chaleur, la circulation du premier fluide caloporteur dans les premiers espaces de circulation A peut être à contre-courant de la circulation des deuxième et troisième fluides caloporteurs dans les deuxièmes espaces de circulation B. Pour cela, la première passe 110a du premier circuit de circulation 11 peut être disposée à l’aplomb de la deuxième passe 120b du deuxième circuit de circulation 12 et de la première passe 130a du troisième circuit de circulation 13. La deuxième passe 110b du premier circuit de circulation 11 peut être disposée à l’aplomb de la première passe 120a du deuxième circuit de circulation 12 et de la deuxième passe 130b du troisième circuit de circulation 13.
Un tel échangeur de chaleur tri-fluide 1 peut plus particulièrement être utilisé au sein d’un dispositif de gestion thermique. Plus particulièrement dans un dispositif de gestion thermique comportant plusieurs circuits de gestion thermiques connectés chacun à l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 afin de permettre les échanges de chaleur d’un circuit à un autre.
La montre un tel dispositif de gestion thermique comportant trois circuits circulation connectés chacun à un échangeur de chaleur tri-fluide 1. Le dispositif de gestion thermique comporte ainsi un premier circuit de fluide caloporteur X, un deuxième circuit de fluide caloporteur X et un troisième circuit de fluide caloporteur Z.
Au sein du premier circuit de fluide caloporteur X est destiné à circuler un premier fluide caloporteur, notamment un fluide réfrigérant, par exemple du CO2, du R134a ou encore du R1234y. Le premier circuit de fluide caloporteur X comporte plus particulièrement une boucle principale X1 comprenant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur 41, un premier échangeur de chaleur 42, un premier dispositif de détente 43 et l’échangeur de chaleur tri-fluide 1.
Au sein du deuxième circuit de fluide caloporteur Y au sein est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur, par exemple de l’eau ou de l’eau glycolée. Le deuxième circuit de fluide caloporteur Y comprend notamment une boucle principale Y1 comportant une première pompe 61, un premier échangeur de chaleur 62. L’échangeur de chaleur tri-fluide 1 étant également connecté à ladite boucle principale Y1 du deuxième circuit de fluide caloporteur Y.
Au sein du troisième circuit de fluide caloporteur Z est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur, notamment un fluide diélectrique. Ce troisième circuit de fluide caloporteur Z est connecté à l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 et comporte un contenant dans lequel sont destinées à être placées des éléments électrique et/ou électronique du véhicule automobile. Ce contenant BAT comporte un système d’immersion au moins partielle des éléments électrique et/ou électronique dans le fluide diélectrique et/ou un système de pulvérisation dudit fluide diélectrique sur les batteires,. Le troisième circuit de fluide caloporteur Z peut également comporter une pompe (non représentée) afin de faire circuler le fluide diélectrique au sein du contenant BAT et du circuit en lui-même. Cette pompe peut notamment être intégrée directement au contenant BAT pour un gain de place.
L’échangeur de chaleur tri-fluide 1 est plus particulièrement configuré pour permettre les échanges de chaleur entre les deuxième et troisième fluides caloporteur et le premier fluide caloporteur. L’utilisation d’un tel échangeur de chaleur tri-fluide 1 permet, au sein d’un même échangeur de chaleur, les échanges de chaleur à la foi entre le premier fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur et entre le premier fluide caloporteur et le troisième fluide caloporteur. Ainsi, il est possible avec un seul échangeur de chaleur de coupler thermiquement trois circuits de circulation distincts avec trois fluides caloporteurs de nature différente. Le fait de regrouper ces échanges thermiques au sein d’un même échangeur de chaleur tri-fluide 1 permet également un gain de place au sein du véhicule automobile par rapport à un dispositif de gestion thermique à trois circuits de circulation avec premier échangeur de chaleur dédié aux échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur et un deuxième échangeur de chaleur dédié aux échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur et le troisième fluide caloporteur.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 10 et 11, le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X peut être un condenseur configuré pour permettre les échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur X et le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur Y. Toujours selon ce premier mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur 62 du deuxième circuit de fluide caloporteur Y peut être quant à lui un radiateur destiné à être traversé par un flux d’air externe 500.
Dans ce premier mode de réalisation, le deuxième circuit de fluide caloporteur Y est configuré pour permettre l’absorption de chaleur en provenance du premier circuit de fluide caloporteur X via le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X. Le deuxième circuit de fluide caloporteur Y est également configuré pour permettre la restitution de ladite chaleur dans le flux d’air externe 500 via le premier échangeur de chaleur 62 du deuxième circuit de fluide caloporteur Y et/ou dans un flux d’air interne 400 à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Afin de permettre cette restitution de chaleur dans le flux d’air interne 400, le deuxième circuit de fluide caloporteur Y comporte un deuxième échangeur de chaleur 65 destiné à être traversé par le flux d’air interne 400. Ce deuxième échangeur de chaleur 65 peut notamment être intégré au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné dans le véhicule automobile.
Toujours selon le premier mode de réalisation illustré aux figures 10 et 11, le deuxième circuit de fluide caloporteur Y peut comporter une première branche de dérivation Y2 connectée à la boucle principale Y1 en parallèle du premier échangeur de chaleur 62 dudit deuxième circuit de fluide caloporteur Y. Plus particulièrement, la première branche de dérivation Y2 relie un premier point de raccordement 81 à un deuxième point de raccordement 82. Le premier point de raccordement 81 est disposé sur la boucle principale Y1 en aval du premier échangeur de chaleur 62, entre ledit premier échangeur de chaleur 62 et la première pompe 61. Le deuxième point de raccordement 82 est quant à lui disposé sur la boucle principale Y1 en amont du premier échangeur de chaleur 62, entre l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 et ledit premier échangeur de chaleur 62. Ladite première branche de dérivation Y2 peut notamment comporter une deuxième pompe 63 ainsi que le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X. La première branche de dérivation Y2 peut également comporter un réchauffeur électrique 64 du deuxième fluide caloporteur disposé en aval du premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X.
Le deuxième circuit de fluide caloporteur Y peut en outre comporter une deuxième branche de dérivation Y3 connectée à la première branche de dérivation Y2 en parallèle du premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X et de la deuxième pompe 63. Plus particulièrement, cette deuxième branche de dérivation relie un troisième point de raccordement 83 à un quatrième point de raccordement 84. Le troisième point de raccordement 83 est disposé sur la première branche de dérivation Y2 en aval du premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X et de la deuxième pompe 63, en amont du deuxième point de raccordement 82. Le quatrième point de raccordement 84 est quant à lui disposé sur la première branche de dérivation Y2 en amont du premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X et de la deuxième pompe 63, en aval du premier point de raccordement 81. La deuxième branche de dérivation Y3 comporte le deuxième échangeur de chaleur 65 du deuxième circuit de fluide caloporteur Y.
Afin de contrôler le flux du deuxième fluide caloporteur, le deuxième circuit de fluide caloporteur Y peut comporter des moyens de redirections tels que des vannes trois-voies disposées par exemple :
- sur le deuxième point de raccordement 82 de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 vers le premier échangeur de chaleur 62 ou le deuxième échangeur de chaleur 62 ou de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du troisième point de raccordement 83 vers le premier échangeur de chaleur 62,
- sur le troisième point de raccordement 83 de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du deuxième point de raccordement 82 vers le deuxième échangeur de chaleur 65 ou de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X vers le de deuxième point de raccordement 82 ou vers le deuxième échangeur de chaleur 65,
- sur le troisième point de raccordement 83 de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du premier échangeur de chaleur 62 ou le deuxième fluide caloporteur issue du deuxième échangeur de chaleur 65 vers le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X.
D’autres moyens de redirection tels que des vannes d’arrêt peuvent également être envisagés.
- sur le deuxième point de raccordement 82 de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 vers le premier échangeur de chaleur 62 ou le deuxième échangeur de chaleur 62 ou de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du troisième point de raccordement 83 vers le premier échangeur de chaleur 62,
- sur le troisième point de raccordement 83 de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du deuxième point de raccordement 82 vers le deuxième échangeur de chaleur 65 ou de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X vers le de deuxième point de raccordement 82 ou vers le deuxième échangeur de chaleur 65,
- sur le troisième point de raccordement 83 de sorte à rediriger le deuxième fluide caloporteur issue du premier échangeur de chaleur 62 ou le deuxième fluide caloporteur issue du deuxième échangeur de chaleur 65 vers le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X.
D’autres moyens de redirection tels que des vannes d’arrêt peuvent également être envisagés.
Selon une première variante du premier mode de réalisation illustrée à la , le deuxième circuit de fluide caloporteur Y peut comporter en outre une troisième branche de dérivation Y4 connectée à la boucle principale Y1 en parallèle de la première pompe 61 et de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1. Plus particulièrement, cette troisième branche de dérivation Y4 relie un cinquième point de raccordement 85 à un sixième point de raccordement 86. Le cinquième point de raccordement 85 est disposé sur la boucle principale Y1 en aval de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 et de la première pompe 61 et en amont du deuxième point de raccordement 82. Le sixième point de raccordement 86 est quant à lui disposé sur la boucle principale Y1 en amont de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 et de la première pompe 61 et en aval du premier point de raccordement 81. La troisième branche de dérivation Y4 comporte un refroidisseur 66 destiné à être traversé par le flux d’air interne 400 à destination de l’habitacle. Ce refroidisseur 66 peut être intégré au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné dans le véhicule automobile, de préférence en amont du deuxième échangeur de chaleur 65 dans le sens de circulation du flux d’air interne.
Afin de contrôler le deuxième fluide réfrigérant, le deuxième circuit de fluide caloporteur Y peut comporter des vannes trois-voies disposées respectivement :
- sur le sixième point de raccordement 86 pour rediriger le deuxième fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur 62 ou en provenance du refroidisseur 66 vers l’échangeur de chaleur tri-fluide 1,
- sur le cinquième point de raccordement 85 pour rediriger le deuxième fluide caloporteur en provenance de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 vers le refroidisseur 66 ou vers le deuxième point de raccordement 82.
D’autres moyens de redirection tels que des vannes d’arrêt peuvent également être envisagés.
- sur le sixième point de raccordement 86 pour rediriger le deuxième fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur 62 ou en provenance du refroidisseur 66 vers l’échangeur de chaleur tri-fluide 1,
- sur le cinquième point de raccordement 85 pour rediriger le deuxième fluide caloporteur en provenance de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 vers le refroidisseur 66 ou vers le deuxième point de raccordement 82.
D’autres moyens de redirection tels que des vannes d’arrêt peuvent également être envisagés.
Selon cette première variante, le premier circuit de fluide caloporteur X peut également comporter une bouteille dessiccante 44 disposée en aval du premier échangeur de chaleur 42. Cette bouteille dessiccante 44 peut notamment être accolée à la sortie de premier fluide caloporteur du premier échangeur de chaleur 42.
Selon une deuxième variante du premier mode de réalisation illustrée à la , le deuxième circuit de fluide caloporteur Y ne comporte pas une troisième branche de dérivation Y4 avec un refroidisseur 66. Dans cette deuxième variante, le premier circuit de fluide caloporteur X comporte une première branche de dérivation X2 connectée sur la boucle principale X1 en parallèle du premier dispositif de détente 43 et de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1. Cette première branche de dérivation X1 du premier circuit de fluide caloporteur X, relie plus particulièrement un premier point de raccordement 91 à un deuxième point de raccordement 92. Le premier point de raccordement 91 est disposé sur la boucle principale X1 en amont du premier dispositif de détente 43, entre le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X et ledit premier dispositif de détente 43. Le deuxième point de raccordement 92 est quant à lui disposé sur la boucle principale X1 en aval de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1, entre ledit échangeur de chaleur tri-fluide 1 et le compresseur 41. Cette première branche de dérivation X2 comporte un deuxième dispositif de détente 45 et un évaporateur 46 destiné à être traversé par un flux d’air interne 400 à destination de l’habitacle. Cet évaporateur 46 peut être intégré au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné dans le véhicule automobile, de préférence en amont du deuxième échangeur de chaleur 65 dans le sens de circulation du flux d’air interne.
Afin de contrôler le premier fluide caloporteur et permettre ou non qu’il passe par la première branche de dérivation X2, les premier 43 et deuxième 45 dispositifs de détentes peuvent être des vannes d’expansion électroniques disposant d’une fonction d’arrêt. D’autres moyens de redirection tels que des vannes d’arrêt ou des vannes trois-voies peuvent également être envisagés.
Selon cette deuxième variante, le premier circuit de fluide caloporteur X peut également comporter un accumulateur 44’ disposée en amont du compresseur 41. Cet accumulateur 44’ peut notamment être disposé plus spécifiquement en aval du deuxième point de raccordement 92.
Les figures 12 et 13 montre un dispositif de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation. Dans ce deuxième mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X est destiné à être traversé par le flux d’air externe 500. Le premier échangeur de chaleur 62 du deuxième circuit de fluide caloporteur Y est quant à lui une interface d’échange de chaleur avec un train de puissance électrique du véhicule automobile. Par train de puissance électrique du véhicule automobile on entend plus précisément l’électrique de puissance ainsi que le ou les moteurs électriques du véhicule automobile.
Selon une première variante du deuxième mode de réalisation illustrée à la , le premier circuit de fluide caloporteur X est configuré pour permettre un refroidissement des éléments électrique et/ou électronique via la connexion du troisième circuit de fluide caloporteur Z à l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 ainsi qu’un refroidissement du train de puissance électrique via la connexion du deuxième circuit de fluide caloporteur Y à l’échangeur de chaleur tri-fluide 1. La chaleur absorbée par l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 est relâchée dans le flux d’air externe 500 par le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X qui joue un rôle de condenseur.
Le premier circuit de fluide caloporteur X peut également comporter une première branche de dérivation X2 connectée sur la boucle principale X1 en parallèle du premier dispositif de détente 43 et de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1. Cette première branche de dérivation X1 du premier circuit de fluide caloporteur X, relie plus particulièrement un premier point de raccordement 91 à un deuxième point de raccordement 92. Le premier point de raccordement 91 est disposé sur la boucle principale X1 en amont du premier dispositif de détente 43, entre le premier échangeur de chaleur 42 du premier circuit de fluide caloporteur X et ledit premier dispositif de détente 43. Le deuxième point de raccordement 92 est quant à lui disposé sur la boucle principale X1 en aval de l’échangeur de chaleur tri-fluide 1, entre ledit échangeur de chaleur tri-fluide 1 et le compresseur 41. Cette première branche de dérivation X2 comporte un deuxième dispositif de détente 45 et un évaporateur 46 destiné à être traversé par un flux d’air interne 400 à destination de l’habitacle. Cet évaporateur 46 peut être intégré au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné dans le véhicule automobile.
La montre quant à elle une deuxième variante du dispositif de gestion selon le deuxième mode de réalisation. Comme pour la première variante, le premier circuit de fluide caloporteur X comporte ici une première branche de dérivation X2 avec un deuxième dispositif de détente 45 et un évaporateur 46.
Selon cette deuxième variante, le premier circuit de fluide caloporteur X est inversible. Il comporte ainsi un condenseur interne 47 et un troisième dispositif de détente 48 disposé en amont du premier échangeur de chaleur 42. Par inversible, on entend plus particulièrement que le premier circuit de fluide caloporteur X est configuré pour fonctionner dans au moins un mode de refroidissement et un mode pompe à chaleur.
Dans le mode de refroidissement, le premier circuit de fluide caloporteur X refroidi le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur Y via l’échangeur de chaleur tri-fluide 1 et/ou refroidi le troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur Z via l’échangeur de chaleur tri-fluide 1. La chaleur récupérée par ce ou ces refroidissements est rejetée dans le flux d’air externe 500 via le premier échangeur de chaleur 42 dudit premier circuit de fluide caloporteur X.
Dans le mode pompe à chaleur, le premier circuit de fluide caloporteur X réchauffe de flux d’air interne 400 directement ou indirectement via le condenseur interne 47 en absorbant de la chaleur du flux d’air externe 500 via le premier échangeur de chaleur 42 dudit premier circuit de fluide caloporteur X et/ou du deuxième circuit de fluide caloporteur Y et/ou du troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur Z.
Lorsque le condenseur interne 47 est destiné à être traversé par le flux d’air interne 400, comme dans l’exemple de la , on parle de pompe à chaleur directe. Le condenseur interne 47 réchauffe directement le flux d’air interne 400. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer un cas (non représenté) dans lequel le condenseur interne 47 est non pas traversé directement par le flux d’air interne 400 mais connecté à un circuit de gestion thermique annexe pour échanger avec un autre fluide caloporteur. Ce circuit de gestion thermique annexe comportant un échangeur de chaleur destiné à être traversé par le flux d’air interne 400. On parle alors de pompe à chaleur indirecte. Le condenseur interne 47 réchauffe indirectement le flux d’air interne 400.
Selon l’exemple illustré à la , le condenseur interne 47 est plus particulièrement disposé sur la branche principale X1 du premier circuit de fluide caloporteur X en aval du compresseur 41, entre ledit compresseur 41 et le troisième dispositif de détente 48. Le premier circuit de fluide caloporteur X comporte en outre une deuxième X3 et une troisième branche de dérivation X4.
La deuxième branche de dérivation X3 est connectée à la boucle principale X1 de sorte à relier la sortie de premier fluide caloporteur du premier échangeur de chaleur 42 à l’entrée de premier fluide caloporteur du compresseur 41. Plus particulièrement cette deuxième branche de dérivation relie un troisième point de raccordement 93 à un quatrième point de raccordement 94. Le troisième point de raccordement est disposé sur la boucle principale X1 en aval du premier échangeur de chaleur 42, entre ledit premier échangeur de chaleur 42 et le premier dispositif de détente 43. Le quatrième point de raccordement 94 est quant à lui disposé sur la boucle principale X1 en amont du compresseur 41, entre le deuxième point de raccordement 92 et ledit compresseur 41. Cette deuxième branche de dérivation X3 peut notamment comporter une première vanne d’arrêt 51 pour permettre ou non au premier fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur 42 de la traverser.
La troisième branche de dérivation X4 est connectée à la boucle principale X1 de sorte à contourner le troisième dispositif de détente 48 et le premier échangeur de chaleur 42 Plus précisément, la troisième branche de dérivation X4 relie un cinquième point de raccordement 95 à un sixième point de raccordement 96. Le cinquième point de raccordement 95 est disposé sur la branche principale X1 en amont du troisième dispositif de détente 48, entre le condenseur interne 47 et ledit troisième dispositif de détente 48. Le sixième point de raccordement 96 est quant à lui disposé sur la boucle principale X1 en aval du troisième point de raccordement 93, entre le troisième point de raccordement 93 et le premier point de raccordement 91. Cette troisième branche de dérivation X4 peut notamment comporter une deuxième vanne d’arrêt 52 pour permettre ou non au premier fluide caloporteur en provenance du condenseur interne 47 de la traverser.
Le premier circuit de fluide caloporteur X peut également comporter une vanne anti-retour 53 disposée sur la branche principale X1 entre le troisième point de raccordement 93 et le sixième point de raccordement 96 de sorte à empêcher le reflux de premier fluide caloporteur en provenance de la troisième branche de dérivation X4 vers le premier échangeur de chaleur 42 ou vers la deuxième branche de dérivation X3.
Le premier circuit de fluide caloporteur X peut en outre comporter un quatrième dispositif de détente 49 d’équilibrage de pression disposé sur la première branche de dérivation X2 en aval de l’évaporateur 46.
Que ce soit dans la première ou la deuxième variante du deuxième mode de réalisation, le premier circuit de fluide caloporteur X peut également comporter un accumulateur 44’ disposée en amont du compresseur 41. Cet accumulateur 44’ peut notamment être disposé plus spécifiquement en aval du deuxième point de raccordement 92.
Que ce soit dans les variantes du premier mode de réalisation ou dans celles du deuxième mode de réalisation, le dispositif de gestion thermique peut comporter également un radiateur électrique 67 disposé dans le flux d’air interne 400 à destination de l’habitacle pour aider à son chauffage. Ce radiateur électrique 67 peut être intégré au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné dans le véhicule automobile, de préférence le plus en aval dans le sens de circulation du flux d’air interne par rapport aux autres échangeurs de chaleur dudit dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné dans le véhicule automobile.
Ainsi, on voit bien que du fait de l’utilisation d’un échangeur de chaleur tri-fluide 1 il est possible, au sein d’un même échangeur de chaleur, d’effectuer des échanges de chaleur à la foi entre le premier fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur et entre le premier fluide caloporteur et le troisième fluide caloporteur. Ainsi, il est possible avec un seul échangeur de chaleur de coupler thermiquement trois circuits de circulation distincts avec trois fluides caloporteurs de nature différente. Le fait de regrouper ces échanges thermiques au sein d’un même échangeur de chaleur tri-fluide 1 permet également un gain de place au sein du véhicule automobile par rapport à un dispositif de gestion thermique à trois circuits de circulation avec premier échangeur de chaleur dédié aux échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur et le deuxième fluide caloporteur et un deuxième échangeur de chaleur dédié aux échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur et le troisième fluide caloporteur.
Claims (9)
- Dispositif de gestion thermique d’un élément électrique et/ou électronique d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comportant :
- un premier circuit de fluide caloporteur (X) au sein duquel est destiné à circuler un premier fluide caloporteur, ledit premier circuit de fluide caloporteur (X) comportant une boucle principale (X1) comprenant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur (41), un premier échangeur de chaleur (42), un premier dispositif de détente (43) et un échangeur de chaleur tri-fluide (1),
- un deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) au sein duquel est destiné à circuler un deuxième fluide caloporteur, ledit deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) comprenant une boucle principale (Y1) comportant une première pompe (61), un premier échangeur de chaleur (62), l’échangeur de chaleur tri-fluide (1) étant également connecté à ladite boucle principale (Y1) du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y), et
- un troisième circuit de fluide caloporteur (Z) au sein duquel est destiné à circuler un troisième fluide caloporteur, ledit troisième circuit de fluide caloporteur (Z) étant également connecté à l’échangeur de chaleur tri-fluide (1) et comportant un contenant (BAT) dans lequel sont destinées à être placées des éléments électrique et/ou électronique du véhicule automobile, ledit contenant (BAT) comportant un système d’immersion au moins partielle desdits éléments électrique et/ou électronique dans ledit fluide diélectrique et/ou un système de pulvérisation dudit fluide diélectrique,
ledit échangeur de chaleur tri-fluide (1) étant configuré pour permettre les échanges de chaleur entre les deuxième et troisième fluides caloporteur et le premier fluide caloporteur. - Dispositif de gestion thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
le premier échangeur de chaleur (42) du premier circuit de fluide caloporteur (X) est un condenseur configuré pour permettre les échanges de chaleur entre le premier fluide caloporteur du premier circuit de fluide caloporteur (X) et le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y),
le premier échangeur de chaleur (62) du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) étant un radiateur destiné à être traversé par un flux d’air externe (500),
le deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) comportant un deuxième échangeur de chaleur (65) destiné à être traversé par un flux d’air interne (400) à destination de l’habitacle du véhicule automobile,
le deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) étant configuré pour permettre l’absorption de chaleur en provenance du premier circuit de fluide caloporteur (X) via le premier échangeur de chaleur (42) du premier circuit de fluide caloporteur (X) et la restitution de ladite chaleur dans le flux d’air externe (500) via le premier échangeur de chaleur (62) du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) et/ou dans le flux d’air interne (400) via le deuxième échangeur de chaleur (65) du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y). - Dispositif de gestion thermique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) comporte :
- une première branche de dérivation (Y2) connectée à la boucle principale (Y1) en parallèle du premier échangeur de chaleur (62) dudit deuxième circuit de fluide caloporteur (Y), ladite première branche de dérivation comportant une deuxième pompe (63) le premier échangeur de chaleur (42) du premier circuit de fluide caloporteur (X),
- une deuxième branche de dérivation (Y3) connectée à la première branche de dérivation (Y2) en parallèle du premier échangeur de chaleur (42) du premier circuit de fluide caloporteur (X) et de la deuxième pompe (63), ladite deuxième branche de dérivation (Y3) comportant le deuxième échangeur de chaleur (65) dudit deuxième circuit de fluide caloporteur (Y). - Dispositif de gestion thermique selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) comporte en outre une troisième branche de dérivation (Y4) connectée à la boucle principale (Y1) en parallèle de la première pompe (61) et de l’échangeur de chaleur tri-fluide (1), ladite troisième branche de dérivation (Y4) comportant un refroidisseur (66) destiné à être traversé par le flux d’air interne (400) à destination de l’habitacle.
- Dispositif de gestion thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier circuit de fluide caloporteur (X) comporte une première branche de dérivation (X2) connectée sur la boucle principale (X1) en parallèle du premier dispositif de détente (43) et de l’échangeur de chaleur tri-fluide (1), ladite première branche de dérivation (X2) comportant un deuxième dispositif de détente (45) et un évaporateur (46) destiné à être traversé par un flux d’air interne (400) à destination de l’habitacle.
- Dispositif de gestion thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
- le premier échangeur de chaleur (42) du premier circuit de fluide caloporteur (X) est destiné à être traversé par le flux d’air externe (500),
- le premier échangeur de chaleur (62) du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) est une interface d’échange de chaleur avec un train de puissance électrique du véhicule automobile. - Dispositif de gestion thermique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier circuit de fluide caloporteur (X) est inversible et qu’il comporte un condenseur interne (47) et un troisième dispositif de détente (48) disposé en amont du premier échangeur de chaleur (42) , ledit premier circuit de fluide caloporteur (X) étant configuré à la fois pour :
- dans un mode de refroidissement, refroidir le deuxième fluide caloporteur du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) via l’échangeur de chaleur tri-fluide (1) et/ou refroidir le troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur (Z) via l’échangeur de chaleur tri-fluide (1) , la chaleur récupérée lors de ce ou ces refroidissements est rejetée dans le flux d’air externe (500) via le premier échangeur de chaleur (42) dudit premier circuit de fluide caloporteur (X), et
- dans un mode pompe à chaleur, réchauffer de flux d’air interne (400) directement ou indirectement via le condenseur interne (47) en absorbant de la chaleur du flux d’air externe (500) via le premier échangeur de chaleur (42) dudit premier circuit de fluide caloporteur (X) et/ou du deuxième circuit de fluide caloporteur (Y) et/ou du troisième fluide caloporteur du troisième circuit de fluide caloporteur (Z). - Dispositif de gestion thermique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le condenseur interne (47) est disposé sur la branche principale (X1) du premier circuit de fluide caloporteur (X) en aval du compresseur (41), entre ledit compresseur (41) et le troisième dispositif de détente (48),
le premier circuit de fluide caloporteur (X) comportant en outre :
- une deuxième branche de dérivation (X3) connectée à la boucle principale (X1) de sorte à relier la sortie de premier fluide caloporteur du premier échangeur de chaleur (42) à l’entrée de premier fluide caloporteur du compresseur (41),
- une troisième branche de dérivation (X4) connectée à la boucle principale (X1) de sorte à contourner le troisième dispositif de détente (48) et le premier échangeur de chaleur (42). - Dispositif de gestion thermique selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le premier circuit de fluide caloporteur (X) comporte une première branche de dérivation (X2) connectée sur la boucle principale (X1) en parallèle du premier dispositif de détente (43) et de l’échangeur de chaleur tri-fluide (1), ladite première branche de dérivation (X2) comportant un deuxième dispositif de détente (45) et un évaporateur (46) destiné à être traversé par un flux d’air interne (400) à destination de l’habitacle.
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| FR2109292A Pending FR3126754A1 (fr) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | Dispositif de gestion thermique d’un élément électrique et/ou électronique à échangeur de chaleur tri-fluide |
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2021
- 2021-09-06 FR FR2109292A patent/FR3126754A1/fr active Pending
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