FR3134348A1 - Systeme de conditionnement thermique - Google Patents

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heat transfer
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fluid
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Moussa Nacer Bey
Jeremy Blandin
Kamel Azzouz
Julien Tissot
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

L’invention concerne un système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant :- un circuit de fluide réfrigérant (11) comprenant:-- un compresseur (15),-- un premier échangeur bifluide (1), -- un premier détendeur (31),-- un deuxième échangeur bifluide (2),- un circuit de fluide caloporteur diélectrique (12), comportant :-- une boucle primaire (12A) comprenant :--- le deuxième échangeur bifluide (2),--- un troisième échangeur bifluide (3), -- une première branche de dérivation (12B) comportant un quatrième échangeur (4) couplé thermiquement à un premier élément (41) d’une chaine de traction électrique du véhicule,-- une deuxième branche de dérivation (12C) comportant un cinquième échangeur (5) et un sixième échangeur (6) couplés thermiquement respectivement à un deuxième élément (42) et à un troisième élément (43) de la chaine de traction électrique du véhicule. Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

SYSTEME DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. Ces systèmes peuvent notamment équiper un véhicule automobile. De tels systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme par exemple l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de différents échangeurs de chaleur permettant d’assurer un chauffage ou un refroidissement de différents organes.
Les systèmes de conditionnement thermique font couramment appel à une boucle de fluide réfrigérant et à une boucle de liquide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. Le brevet EP2933586 B1 en est un exemple. La boucle de fluide réfrigérant est formée de sorte que le fluide réfrigérant cède de la chaleur à un liquide caloporteur dans un premier échangeur bifluide. La chaleur cédée au liquide caloporteur peut ensuite être dissipée dans un flux d’air destiné à l’habitacle afin de le chauffer. Le circuit de liquide caloporteur permet aussi de refroidir des éléments de la chaine de traction du véhicule dissipant de la chaleur, comme le moteur électrique de traction du véhicule ou l’électronique de puissance commandant le moteur électrique. Pour cela, un autre échangeur bifluide permet de réaliser un échange de chaleur entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant afin de refroidir le liquide caloporteur.
Par ailleurs, les besoins de charge rapide des batteries demandent d’augmenter la puissance de refroidissement disponible. Afin de disposer d’une puissance de refroidissement élevée des batteries, ainsi que d’une bonne homogénéité de la température des batteries, il est connu de faire circuler un fluide caloporteur diélectrique à l’intérieur des éléments de la batterie. Dans ce cas, un échangeur bifluide additionnel est utilisé, afin de réaliser un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique. Le refroidissement de la batterie demande donc que le compresseur de fluide réfrigérant fonctionne, ce qui peut ne pas être souhaitable dans certains cas.
Il existe ainsi un besoin de pouvoir disposer de systèmes de conditionnement thermique pouvant proposer différents modes de refroidissement de la batterie ou de différents éléments de la chaine de traction du véhicule, en particulier sans faire appel à une circulation de fluide réfrigérant sous pression.
Résumé
A cette fin, la présente invention propose un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant :
- un circuit de liquide caloporteur,
- un circuit de fluide réfrigérant comportant une boucle principale comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide réfrigérant:
-- un dispositif de compression,
-- un premier échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
-- un premier détendeur,
-- un deuxième échangeur bifluide,
- un circuit de fluide caloporteur diélectrique, comportant :
-- une boucle primaire, comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide caloporteur diélectrique :
--- le deuxième échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire de fluide caloporteur diélectrique de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique,
--- un troisième échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle primaire de fluide caloporteur diélectrique et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur,
-- une première branche de dérivation reliée à la boucle primaire en parallèle du troisième échangeur bifluide, la première branche de dérivation comportant un quatrième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à un premier élément d’une chaine de traction électrique du véhicule,
-- une deuxième branche de dérivation reliée à la boucle primaire en parallèle du troisième échangeur bifluide, la deuxième branche de dérivation comportant un cinquième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à un deuxième élément de la chaine de traction électrique du véhicule et un sixième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à un troisième élément de la chaine de traction électrique du véhicule.
Cette architecture permet de refroidir les principaux éléments de la chaine de traction du véhicule par un fluide caloporteur diélectrique. Le nombre d’interfaces entre le fluide réfrigérant, qui est à l’origine du refroidissement, et les éléments à refroidir est minimisé. L’efficacité du transfert thermique est ainsi améliorée. De plus, le refroidissement par le fluide caloporteur diélectrique permet d’obtenir une température plus homogène dans les éléments à refroidir, ce qui diminue les contraintes associées et améliore la fiabilité.
Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
Selon un aspect du système de conditionnement thermique, le premier échangeur bifluide est agencé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant et sur une boucle primaire du circuit de liquide caloporteur, et le troisième échangeur bifluide est agencé conjointement sur la boucle primaire de fluide caloporteur diélectrique et sur une boucle secondaire du circuit de liquide caloporteur.
Le premier élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une batterie de stockage d’énergie électrique. La batterie peut fournir l’énergie nécessaire à un moteur électrique de traction du véhicule.
Le deuxième élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une unité électronique de commande d’un moteur électrique de traction.
Le troisième élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut être un moteur électrique de traction du véhicule.
Selon un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur comprend:
- le premier échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, et
- un septième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule.
Selon un autre aspect du système de conditionnement thermique, la boucle secondaire du circuit de liquide caloporteur comprend :
- le troisième échangeur bifluide, agencé conjointement sur la boucle primaire de fluide caloporteur diélectrique et sur la boucle secondaire de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur, et
- un huitième échangeur de chaleur configuré pour échangeur de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
La boucle secondaire de liquide caloporteur permet de dissiper dans l’air extérieur la chaleur cédée au liquide caloporteur.
Selon un mode de réalisation, la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur est reliée à la boucle secondaire du circuit de liquide caloporteur par une première branche de liaison.
Selon un mode de réalisation, la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur est reliée à la boucle secondaire du circuit de liquide caloporteur par une deuxième branche de liaison.
La première branche de liaison relie un premier point de raccordement disposé sur la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur entre le premier échangeur bifluide et le septième échangeur de chaleur à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle secondaire du circuit de liquide caloporteur entre le huitième échangeur de chaleur et le troisième échangeur bifluide.
La deuxième branche de liaison relie un troisième point de raccordement disposé sur la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur entre le septième échangeur de chaleur et le premier échangeur bifluide à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle secondaire du circuit de liquide caloporteur entre le troisième échangeur bifluide et le huitième échangeur de chaleur.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de fluide réfrigérant comporte une branche de dérivation disposée en parallèle du premier dispositif de détente et du deuxième échangeur bifluide, la branche de dérivation comprenant successivement un deuxième dispositif de détente et un neuvième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule.
Cette branche de dérivation, le deuxième dispositif de détente et l’échangeur de chaleur associé permettent de refroidir l’habitacle du véhicule.
La branche de dérivation du circuit de fluide réfrigérant relie un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur bifluide et en amont du deuxième échangeur bifluide à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur bifluide et en amont du dispositif de compression, la branche de dérivation comportant un deuxième dispositif de détente disposé en amont d’un neuvième échangeur de chaleur.
La première branche de dérivation du circuit de fluide caloporteur diélectrique relie un premier point de connexion disposé sur la boucle primaire entre une première entrée/sortie du deuxième échangeur bifluide et une première entrée/sortie du troisième échangeur bifluide à un deuxième point de connexion disposé sur la boucle primaire entre une deuxième entrée/sortie du troisième échangeur bifluide et une deuxième entrée/sortie du deuxième échangeur bifluide.
La deuxième branche de dérivation du circuit de fluide caloporteur diélectrique relie un troisième point de connexion disposé sur la boucle primaire entre le premier point de connexion et la première entrée/sortie du troisième échangeur bifluide à un quatrième point de connexion disposé sur la boucle primaire entre le deuxième point de connexion et la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur bifluide.
Selon un exemple de mise en œuvre, le premier point de connexion et le troisième point de connexion peuvent être confondus.
Le deuxième point de connexion et le quatrième point de connexion peuvent être confondus.
La boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique comprend une vanne d’arrêt.
La vanne d’arrêt est disposée entre le deuxième point de connexion et le quatrième point de connexion.
De préférence, le neuvième échangeur de chaleur est disposé en amont du septième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air intérieur.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle primaire du circuit de fluide caloporteur diélectrique comprend une première pompe de circulation.
La première pompe de circulation est configurée pour faire circuler le fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide vers le troisième échangeur bifluide.
La première pompe de circulation est disposée entre le deuxième échangeur bifluide et le troisième échangeur bifluide.
Selon un exemple de réalisation, la première branche de dérivation du circuit de fluide caloporteur diélectrique comprend une deuxième pompe de circulation.
Selon un exemple de mise en œuvre du système de conditionnement thermique, la deuxième branche de dérivation du circuit de fluide caloporteur diélectrique comprend une troisième pompe de circulation.
Selon un mode de réalisation, la boucle primaire du circuit de liquide caloporteur comprend une quatrième pompe de circulation.
La quatrième pompe de circulation est configurée pour faire circuler le liquide caloporteur du premier échangeur bifluide vers le septième échangeur de chaleur.
Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle secondaire du circuit de liquide caloporteur comprend une cinquième pompe de circulation.
La cinquième pompe de circulation est configurée pour faire circuler le liquide caloporteur du troisième échangeur bifluide vers le huitième échangeur de chaleur.
Selon une variante de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale de fluide réfrigérant comprend un échangeur de chaleur interne comportant une première section d’échange thermique disposée en aval du premier échangeur bifluide et en amont du deuxième échangeur bifluide et une deuxième section d’échange thermique disposée en aval du deuxième échangeur bifluide et en amont du dispositif de compression, l’échangeur de chaleur interne étant configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle primaire de liquide caloporteur comprend un dispositif de chauffage électrique configuré pour sélectivement chauffer le liquide caloporteur.
Le dispositif de chauffage électrique peut être activé sélectivement de façon à accélérer la montée en température du liquide caloporteur.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de fluide caloporteur diélectrique comporte une vanne quatre-voies disposée conjointement sur la boucle primaire, sur la première branche de dérivation et sur la deuxième branche de dérivation.
Un composant unique permet ainsi de régler le débit respectif dans trois parties différentes du circuit de fluide caloporteur diélectrique, à savoir la boucle primaire, la première branche de dérivation et la deuxième branche de dérivation.
La vanne quatre-voies peut être une vanne proportionnelle.
Selon un exemple de mise en œuvre du système de conditionnement thermique, le circuit de liquide caloporteur comporte une première vanne trois-voies disposée conjointement sur la boucle primaire et sur la première branche de liaison.
La première vanne trois-voies est par exemple une vanne proportionnelle.
Selon un exemple de réalisation, le circuit de liquide caloporteur comporte une deuxième vanne trois-voies disposée conjointement sur la boucle secondaire et sur la première branche de liaison.
La deuxième vanne trois-voies est une vanne proportionnelle.
Selon une réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de fluide liquide caloporteur comporte une troisième vanne trois-voies disposée conjointement sur la boucle secondaire et sur la deuxième branche de liaison.
L’usage de vannes trois-voies permet de multiples possibilités de circulation de liquide caloporteur, permettant de nombreux modes de fonctionnement différents, avec un nombre réduit de composants.
La troisième vanne trois-voies est par exemple une vanne proportionnelle.
Selon un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle principale du circuit de fluide réfrigérant comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du deuxième échangeur bifluide et en amont du dispositif de compression.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant est disposé en amont de la deuxième section d’échange thermique de l’échangeur interne.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un premier mode de refroidissement, dans lequel :
- le dispositif de compression de fluide réfrigérant est maintenu à l’arrêt,
- un débit de fluide caloporteur diélectrique circule dans le troisième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, et se divise en :
-- un premier débit de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur,
-- un deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le cinquième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur, dans le sixième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur,
le premier débit de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de regagner le troisième échangeur bifluide,
- un débit de liquide caloporteur circule dans le troisième échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et dans le huitième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur, et rejoint le troisième échangeur bifluide.
Dans ce mode de fonctionnement, le premier élément de la chaine de traction, le deuxième élément et le troisième élément de la chaine de traction électrique sont tous les trois refroidis par le fluide caloporteur diélectrique, en transférant la chaleur absorbée au liquide caloporteur au niveau du troisième échangeur bifluide. La chaleur rejetée dans le liquide caloporteur est ensuite dissipée dans le flux d’air extérieur au niveau du huitième échangeur de chaleur. Les éléments de la chaine de traction sont ainsi refroidis sans activer le dispositif de compression de fluide réfrigérant, ce qui limite la consommation énergétique. Ce mode de fonctionnement est avantageux par exemple lorsque la température extérieure est suffisamment basse et le débit d’air extérieur suffisant pour permettre un échange thermique suffisant au niveau du huitième échangeur.
L’invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit auparavant, dans un deuxième mode de refroidissement, dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression,
- un débit de fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en :
-- un premier débit de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur,
-- un deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le cinquième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur, et dans le sixième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur,
le premier débit de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de regagner le deuxième échangeur bifluide,
- un débit de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et dans le huitième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur, et rejoint le premier échangeur bifluide.
Dans ce mode de fonctionnement, le premier élément de la chaine de traction, le deuxième élément et le troisième élément de la chaine de traction électrique sont tous refroidis par le fluide caloporteur diélectrique. La chaleur rejetée dans le fluide caloporteur diélectrique par les fonctionnements des éléments de la chaine de traction est transférée au fluide réfrigérant au niveau du deuxième échangeur bifluide, et est dissipée dans le flux d’air extérieur au niveau du huitième échangeur de chaleur.
L’utilisation d’un fluide caloporteur diélectrique permet de réduire la résistance thermique entre celui-ci et le premier élément de la chaine de traction d’une part, le deuxième élément et le troisième élément de la chaine de traction électrique d’autre part, au niveau, respectivement, des quatrième échangeur de chaleur, cinquième échangeur de chaleur et sixième échangeur de chaleur. Les propriétés du fluide non conducteur électrique permettent de l’introduire directement au contact des premier, deuxième et troisième éléments de la chaîne de traction, ce qui conduit à une gestion thermique plus homogène et donc plus efficace.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit auparavant, dans un mode dit de chauffage récupératif, dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression,
- un débit de fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et de divise en :
-- un premier débit de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur où il reçoit de la chaleur,
-- un deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le troisième échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du liquide caloporteur,
-- un troisième débit de fluide caloporteur diélectrique circule dans le cinquième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur, dans le sixième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur,
le troisième débit de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de rejoindre le premier débit de fluide caloporteur diélectrique et de regagner le deuxième échangeur bifluide,
- un premier débit de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, dans le septième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, et regagne le premier échangeur bifluide,
- un deuxième débit de liquide caloporteur circule dans le troisième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur diélectrique, et dans le huitième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur, et rejoint le troisième échangeur bifluide.
Dans ce mode de fonctionnement, l’habitacle est chauffé en récupérant la chaleur dissipée par le premier élément, le deuxième élément et le troisième élément de la chaine de traction. Une récupération de la chaleur du flux d’air extérieur est également réalisée. Ce mode de fonctionnement permet ainsi de chauffer l’habitacle en maximisant la récupération d’énergie des différentes sources d’énergie disponibles et en minimisant l’énergie à fournir au compresseur.
L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit auparavant, dans un mode dit de chauffage et déshumidification, dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le neuvième échangeur de chaleur où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur, et retourne au dispositif de compression,
- un premier débit de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et se divise en :
-- un deuxième débit de liquide caloporteur circulant dans le septième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, et
-- un troisième débit de liquide caloporteur circulant dans le troisième échangeur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur diélectrique,
le deuxième débit de liquide caloporteur et le troisième débit de liquide caloporteur se rejoignant avant de regagner le premier échangeur bifluide,
- un débit de fluide caloporteur diélectrique circule dans le troisième échangeur bifluide où il reçoit de la chaleur du liquide caloporteur, dans le quatrième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur, et rejoint le troisième échangeur bifluide.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à haute pression et haute température se condense dans le premier échangeur bifluide, et chauffe le liquide caloporteur. Le fluide réfrigérant à basse pression après détente dans le deuxième détendeur s’évapore dans le neuvième échangeur de chaleur et refroidit le flux d’air intérieur. Le débit de liquide caloporteur circulant dans le septième échangeur de chaleur chauffe le flux d’air intérieur préalablement refroidi lors de son passage à travers le neuvième échangeur de chaleur. Le flux d’air intérieur est ainsi déshumidifié. Le dispositif de chauffage électrique peut de plus être activé de façon à chauffer davantage le liquide caloporteur. Le débit de liquide caloporteur circulant dans le troisième échangeur bifluide chauffe également le fluide caloporteur diélectrique. Le fluide caloporteur diélectrique réchauffé circule dans le quatrième échangeur et réchauffe le premier élément de la chaine de traction électrique. Le fluide caloporteur diélectrique ne circule pas dans la deuxième branche de dérivation, le deuxième élément et le troisième élément de la chaine de traction ne sont pas réchauffés.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un mode de réalisation de l’invention,
est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante du mode de réalisation de la ,
représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la fonctionnant selon un mode de fonctionnement dit premier mode de refroidissement,
représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la fonctionnant selon un mode de fonctionnement dit deuxième mode de refroidissement,
représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la fonctionnant selon un mode de fonctionnement dit mode de chauffage récupératif,
représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la fonctionnant selon un mode de fonctionnement dit mode de chauffage et déshumidification.
Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces 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. On peut ainsi interchanger les dénominations ‘premier’, ’deuxième’, ‘troisième’, etc.... De même, les termes primaire/secondaire servent à indexer et n’impliquent pas de priorité d’un élément par rapport à l’autre.
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. Dans le cas du circuit de fluide réfrigérant, le terme « un premier élément est en amont d’un deuxième élément » signifie que le fluide réfrigérant parcourt successivement le premier élément, puis le deuxième élément, sans passer par le dispositif de compression. Autrement dit, le fluide réfrigérant sort du dispositif de compression, traverse éventuellement un ou plusieurs éléments, puis traverse le premier élément, puis le deuxième élément, puis regagne le dispositif de compression, éventuellement après avoir traversé d’autres éléments.
L’expression « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément » signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément passe par le deuxième élément.
Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.
Chacun des dispositifs de détente employés, encore appelés détendeurs, peut être un détendeur électronique, un détendeur thermostatique, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, un contrôleur électronique pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant.
Le système de conditionnement thermique 100 qui va être décrit peut équiper un véhicule automobile. Une unité électronique de contrôle, non représentée, reçoit des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant. 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 des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues. Un dispositif de compression 15 permet de faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit fermé de circulation de fluide réfrigérant. Le dispositif de compression 15 peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entrainées par un moteur électrique. Le dispositif de compression 15 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 15a du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie 15b du dispositif de compression 15. Les pièces mobiles internes du compresseur 15 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 15a à une haute pression côté sortie 15b. Après détente dans un ou plusieurs organes de détente, le fluide réfrigérant revient à l’entrée 15a du compresseur 15 et recommence un nouveau cycle thermodynamique. Le compresseur 15 est ici un compresseur possédant exactement une entrée et une sortie de fluide réfrigérant.
Chaque point de raccordement permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur le degré d’ouverture des dispositifs de détente disposés sur chacune des branches raccordées à ce point. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement.
Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 11 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants pourraient être employés, comme par exemple le R134a, ou encore le R290.
Chaque point de connexion du circuit de liquide caloporteur 13 permet au liquide caloporteur de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit de liquide caloporteur 13 se rejoignant en ce point de connexion. Chaque point de raccordement du circuit de liquide caloporteur 13 est un moyen de redirection du liquide caloporteur arrivant à ce point de connexion. De la même manière, chaque point de connexion du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 permet au fluide caloporteur diélectrique de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 se rejoignant en ce point de connexion. Chaque point de raccordement du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 est un moyen de redirection du fluide caloporteur diélectrique arrivant à ce point de connexion.
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 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. Un groupe moto-ventilateur, non représenté, peut être activé afin d’augmenter au besoin le débit du flux d’air intérieur Fi. Le groupe moto-ventilateur est par exemple disposé en amont du neuvième échangeur de chaleur 9.
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, le flux d’air extérieur Fe reste à l’extérieur de l’habitacle du véhicule. Un autre groupe moto-ventilateur, non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe.
On a représenté sur la un mode de réalisation d’un système de conditionnement thermique 100 pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant :
- un circuit de liquide caloporteur 13,
- un circuit de fluide réfrigérant 11 comportant une boucle principale 11A comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide réfrigérant:
-- un dispositif de compression 15,
-- un premier échangeur bifluide 1, agencé conjointement sur la boucle principale 11A de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur 13 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
-- un premier détendeur 31,
-- un deuxième échangeur bifluide 2,
- un circuit de fluide caloporteur diélectrique 12, comportant :
-- une boucle primaire 12A, comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide caloporteur diélectrique :
--- le deuxième échangeur bifluide 2, agencé conjointement sur la boucle principale 11A de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire 12A de fluide caloporteur diélectrique de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique,
--- un troisième échangeur bifluide 3, agencé conjointement sur la boucle primaire 12A de fluide caloporteur diélectrique et sur le circuit de liquide caloporteur 13 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur,
-- une première branche de dérivation 12B reliée à la boucle primaire 12A en parallèle du troisième échangeur bifluide 3, la première branche de dérivation 12B comportant un quatrième échangeur de chaleur 4 configuré pour être couplé thermiquement à un premier élément 41 d’une chaine de traction électrique du véhicule,
-- une deuxième branche de dérivation 12C reliée à la boucle primaire 12A en parallèle du troisième échangeur bifluide 3, la deuxième branche de dérivation 12C comportant un cinquième échangeur de chaleur 5 configuré pour être couplé thermiquement à un deuxième élément 42 de la chaine de traction électrique du véhicule et un sixième échangeur de chaleur 6 configuré pour être couplé thermiquement à un troisième élément 43 de la chaine de traction électrique du véhicule.
Cette architecture permet de refroidir les principaux éléments de la chaine de traction du véhicule par un fluide caloporteur diélectrique. Le nombre d’interfaces entre le fluide réfrigérant, qui est à l’origine du refroidissement, et les éléments à refroidir est minimisé. L’efficacité du transfert thermique est ainsi améliorée. De plus, le refroidissement par le fluide caloporteur diélectrique permet d’obtenir une température plus homogène dans les éléments à refroidir, ce qui diminue les contraintes associées et améliore la fiabilité de ces éléments.
Le premier élément 41 de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une batterie de stockage d’énergie électrique. La batterie peut fournir l’énergie nécessaire à un moteur électrique de traction du véhicule. Le quatrième échangeur de chaleur 4 peut être formé par la batterie de stockage d’énergie électrique elle-même. Autrement dit, les cellules de la batterie 41 sont en contact direct avec le fluide caloporteur diélectrique et peuvent réaliser un échange de chaleur avec le fluide caloporteur diélectrique.
Le deuxième élément 42 de la chaine de traction électrique du véhicule peut être une unité électronique de commande d’un moteur électrique de traction. Le cinquième échangeur de chaleur 5 peut être formé par l’unité électronique de commande du moteur électrique, c’est-à-dire que les éléments électroniques dissipant de la chaleur sont directement au contact avec le fluide caloporteur diélectrique, ce qui permet un transfert thermique direct entre les éléments électroniques et le fluide caloporteur diélectrique. Le fluide caloporteur diélectrique circule à l’intérieur du carter de l’unité électronique de commande du moteur électrique.
Le troisième élément 43 de la chaine de traction électrique du véhicule peut être un moteur électrique de traction du véhicule. Le sixième échangeur de chaleur 6 peut être formé par le moteur électrique, c’est-à-dire que les composants du moteur dissipant de la chaleur sont directement en contact avec le fluide caloporteur diélectrique et peuvent donc échanger thermiquement avec celui-ci.
Le fluide caloporteur diélectrique est électriquement isolant. Le fluide caloporteur diélectrique peut ainsi être en contact direct avec les éléments d’une batterie de stockage d’énergie électrique, ou avec des composants électroniques ou électriques d’un organe électrique. Le fluide caloporteur diélectrique peut être diphasique, c’est-à-dire comprendre un mélange de liquide et de vapeur.
Le liquide caloporteur est par exemple un mélange d’eau et de glycol.
Le premier échangeur bifluide 1 est agencé conjointement sur la boucle principale 11A de fluide réfrigérant et sur une boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13. Le troisième échangeur bifluide 3 est agencé conjointement sur la boucle primaire 12A de fluide caloporteur diélectrique et sur une boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur 13.
Le premier échangeur bifluide 1 permet de condenser au moins en partie le fluide réfrigérant à haute température et haute pression en sortie du dispositif de compression 15. Le deuxième échangeur bifluide 2 peut permettre d’évaporer au moins en partie le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du premier dispositif de détente 31.
Le circuit de fluide réfrigérant 11 forme un circuit fermé configuré pour faire circuler un débit de fluide réfrigérant. Le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 forme un circuit fermé configuré pour faire circuler un débit de fluide caloporteur diélectrique. Le circuit de liquide caloporteur 13 forme un circuit fermé configuré pour faire circuler un débit de liquide caloporteur. Dans son état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut provoquant une fuite, chacun des circuits 11, 12, 13 est étanche. Le circuit de fluide réfrigérant 11, le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 et le circuit de liquide caloporteur 13 sont disjoints. Autrement dit, le fluide réfrigérant, le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur ne peuvent pas se mélanger lorsque le système de conditionnement thermique est dans un état nominal de fonctionnement.
Chaque échangeur bifluide 1, 2, 3 permet de réaliser un échange thermique entre deux fluides distincts circulant chacun dans un circuit fermé. Les deux circuits fermés peuvent réaliser un échange thermique, ou échange de chaleur, au niveau de l’échangeur bifluide.
Le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur peuvent ainsi réaliser un échange thermique, encore appelé échange de chaleur, au niveau du premier échangeur bifluide 1. Le premier échangeur bifluide 1 comprend une première section d’échange thermique 1a parcourue par le fluide réfrigérant et une deuxième section d’échange thermique 1b parcourue par le liquide caloporteur. Un échange thermique est réalisé entre la première section d’échange thermique 1a et la deuxième section d’échange thermique 1b du premier échangeur bifluide 1.
D’une manière similaire, le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique peuvent réaliser un échange thermique au niveau du deuxième échangeur bifluide 2. Le deuxième échangeur bifluide 2 comprend une première section d’échange thermique 2a parcourue par le fluide réfrigérant et une deuxième section d’échange thermique 2b parcourue par le fluide caloporteur diélectrique. Un échange thermique est réalisé entre la première section d’échange thermique 2a et la deuxième section d’échange thermique 2b du deuxième échangeur bifluide 2.
D’une façon analogue, le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur peuvent réaliser un échange thermique au niveau du troisième échangeur bifluide 3. Le troisième échangeur bifluide 3 comprend une première section d’échange thermique 3a parcourue par le fluide caloporteur diélectrique et une deuxième section d’échange thermique 3b parcourue par le liquide caloporteur. Un échange thermique est réalisé entre la première section d’échange thermique 3a et la deuxième section d’échange thermique 3b du troisième échangeur bifluide 3.
Le premier échangeur bifluide 1 est distinct du deuxième échangeur bifluide 2. Le deuxième échangeur bifluide 2 est distinct du troisième échangeur bifluide 3. Le troisième échangeur bifluide 3 est distinct du premier échangeur bifluide 1. Autrement dit, le premier échangeur bifluide 1 et le deuxième échangeur bifluide 2 n’ont pas de portion en commun. Le deuxième échangeur bifluide 2 et le troisième échangeur bifluide 3 n’ont pas non plus de portion en commun. De même, le premier échangeur bifluide 1 et le troisième échangeur bifluide 3 n’ont pas de portion en commun.
La boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 comprend :
- le premier échangeur bifluide 1, agencé conjointement sur la boucle principale 11A de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire 13A de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, et
- un septième échangeur de chaleur 7 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à l’habitacle du véhicule.
La boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur 13 comprend :
- le troisième échangeur bifluide 3, agencé conjointement sur la boucle primaire 12A de fluide caloporteur diélectrique et sur la boucle secondaire 13B de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur, et
- un huitième échangeur de chaleur 8 configuré pour échangeur de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule.
La boucle secondaire 13B de liquide caloporteur permet de dissiper dans l’air extérieur Fe la chaleur cédée au liquide caloporteur. Le huitième échangeur de chaleur 8 est par exemple disposé à l’avant du véhicule, au niveau de la calandre, afin de bénéficier du flux d’air généré par l’avancement du véhicule.
La boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 est reliée à la boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur par une première branche de liaison 13C. La boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 est également reliée à la boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur par une deuxième branche de liaison 13D.
La première branche de liaison 13C relie un premier point de raccordement 71 disposé sur la boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 entre le premier échangeur bifluide 1 et le septième échangeur de chaleur 7 à un deuxième point de raccordement 72 disposé sur la boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur 13 entre le huitième échangeur de chaleur 8 et le troisième échangeur bifluide 3. La deuxième branche de liaison 13D relie un troisième point de raccordement 73 disposé sur la boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 entre le septième échangeur de chaleur 7 et le premier échangeur bifluide 1 à un quatrième point de raccordement 74 disposé sur la boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur 13 entre le troisième échangeur bifluide 3 et le huitième échangeur de chaleur 8.
Le circuit de fluide réfrigérant 11 comporte une branche de dérivation 11B disposée en parallèle du premier dispositif de détente 31 et du deuxième échangeur bifluide 2, la branche de dérivation 11B comprenant successivement un deuxième dispositif de détente 32 et un neuvième échangeur de chaleur 9 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à l’habitacle du véhicule.
Cette branche de dérivation 11B, le deuxième dispositif de détente 32 et l’échangeur de chaleur associé permettent de refroidir l’habitacle du véhicule.
Le neuvième échangeur de chaleur 9 et le septième échangeur de chaleur 7 sont disposés dans l’installation de chauffage, ventilation et climatisation. Le neuvième échangeur de chaleur 9 est disposé en amont du septième échangeur de chaleur 7 selon un sens d’écoulement du flux d’air intérieur Fi.
La branche de dérivation 11B du circuit de fluide réfrigérant 11 relie un premier point de raccordement 51 disposé sur la boucle principale 11A en aval du premier échangeur bifluide 1 et en amont du deuxième échangeur bifluide 2 à un deuxième point de raccordement 52 disposé sur la boucle principale 11A en aval du deuxième échangeur bifluide 2 et en amont du dispositif de compression 15, la branche de dérivation 11B comportant un deuxième dispositif de détente 32 disposé en amont d’un neuvième échangeur de chaleur 9. Autrement dit, le sous-ensemble formé par le deuxième dispositif de détente 32 et le neuvième échangeur de chaleur 9 est en parallèle du sous-ensemble formé par le premier dispositif de détente 31 et le deuxième échangeur bifluide 2.
La première branche de dérivation 12B du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 relie un premier point de connexion 61 disposé sur la boucle primaire 12A entre une première entrée/sortie du deuxième échangeur bifluide 2 et une première entrée/sortie du troisième échangeur bifluide 3 à un deuxième point de connexion 62 disposé sur la boucle primaire 12A entre une deuxième entrée/sortie du troisième échangeur bifluide 3 et une deuxième entrée/sortie du deuxième échangeur bifluide 2.
La deuxième branche de dérivation 12C du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 relie un troisième point de connexion 63 disposé sur la boucle primaire 12A entre le premier point de connexion 61 et la première entrée/sortie du troisième échangeur bifluide 3 à un quatrième point de connexion 64 disposé sur la boucle primaire 12A entre le deuxième point de connexion 62 et la deuxième entrée/sortie du troisième échangeur bifluide 3.
Plus précisément, le troisième point de connexion 63 est disposé sur la boucle primaire 12A entre le premier point de connexion 61 et la première entrée/sortie de fluide diélectrique du troisième échangeur bifluide 3. Le quatrième point de connexion 64 est disposé sur la boucle primaire 12A entre le deuxième point de connexion 62 et la deuxième entrée/sortie de fluide diélectrique du troisième échangeur bifluide 3.
Le premier point de connexion 61 et le troisième point de connexion 63 peuvent être confondus, comme c’est le cas sur l’exemple illustré.
La boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comprend une vanne d’arrêt 20. La vanne d’arrêt 20 est commandée électriquement. Sur l’exemple illustré, le deuxième point de connexion 62 et le quatrième point de connexion 64 sont distincts. La vanne d’arrêt 20 est disposée entre le deuxième point de connexion 62 et le quatrième point de connexion 64.
Selon un exemple non illustré, le deuxième point de connexion 62 et le quatrième point de connexion 64 peuvent être confondus. Dans ce cas, la vanne d’arrêt 20 est disposée entre le quatrième point de connexion 64 et le sixième échangeur de chaleur 6.
La boucle primaire 12A du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comprend une première pompe 21 de circulation. La première pompe 21 de circulation est configurée pour faire circuler le fluide caloporteur diélectrique du deuxième échangeur bifluide 2 vers le troisième échangeur bifluide 3. La première pompe 21 de circulation est disposée entre le deuxième point de connexion 62 du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 et le deuxième échangeur bifluide 2.
La première branche de dérivation 12B du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comprend une deuxième pompe 22 de circulation. La deuxième branche de dérivation 12C du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comprend une troisième pompe 23 de circulation.
La boucle primaire 13A du circuit de liquide caloporteur 13 comprend une quatrième pompe 24 de circulation. La quatrième pompe 24 de circulation est configurée pour faire circuler le liquide caloporteur du premier échangeur bifluide 1 vers le septième échangeur de chaleur 7. La quatrième pompe 24 de circulation est disposée entre le troisième point de connexion 73 du circuit de liquide caloporteur 13 et le premier échangeur bifluide 1.
La boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur 13 comprend une cinquième pompe 25 de circulation. La cinquième pompe 25 de circulation est configurée pour faire circuler le liquide caloporteur du troisième échangeur bifluide 3 vers le huitième échangeur de chaleur 8. La cinquième pompe 25 de circulation est disposée entre le troisième échangeur bifluide 3 et le quatrième point de connexion 74 du circuit de liquide caloporteur 13.
La illustre une variante du système de conditionnement thermique 100. Selon cette variante, la boucle principale 11A de fluide réfrigérant comprend un échangeur de chaleur interne 10 comportant une première section d’échange thermique 10a disposée en aval du premier échangeur bifluide 1 et en amont du deuxième échangeur bifluide 2 et une deuxième section d’échange thermique 10b disposée en aval du deuxième échangeur bifluide 2 et en amont du dispositif de compression 15, l’échangeur de chaleur interne 10 étant configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 10a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 10b.
Selon cette variante de réalisation du système de conditionnement thermique 100, la boucle primaire 13A de liquide caloporteur comprend un dispositif de chauffage électrique 16 configuré pour sélectivement chauffer le liquide caloporteur. Le dispositif de chauffage électrique 16 peut être activé sélectivement de façon à accélérer la montée en température du liquide caloporteur. La présence du dispositif de chauffage électrique 16 est indépendante de la présence de l’échangeur interne 10, c’est-à-dire que selon des variantes non illustrées, le dispositif de chauffage électrique 16 peut être présent alors que l’échangeur interne 10 n’est pas présent, et le dispositif de chauffage électrique 16 peut ne pas être présent alors que l’échangeur interne 10 est lui présent.
Selon la variante de la , le circuit de fluide caloporteur diélectrique 12 comporte une vanne quatre-voies 30 disposée conjointement sur la boucle primaire 12A, sur la première branche de dérivation 12B et sur la deuxième branche de dérivation 12C. Un composant unique permet ainsi de régler le débit respectif dans trois parties différentes du circuit de fluide caloporteur diélectrique 12, à savoir la boucle primaire 12A, la première branche de dérivation 12B et la deuxième branche de dérivation 12C.
Une première entrée/sortie 30a et une deuxième entrée/sortie 30b de la vanne quatre-voies 30 sont disposées sur la boucle primaire 12A. Une troisième entrée/sortie 30c de la vanne quatre-voies 30 est disposée sur la première branche de dérivation 12B. La quatrième entrée/sortie 30d de la vanne quatre-voies 30 est disposée sur la deuxième branche de dérivation 12C.
La vanne quatre-voies 30 est ici une vanne proportionnelle. Autrement dit, le débit sortant des différentes entrées/sorties 30a, 30b, 30c, 30d peut varier de manière continue. La vanne quatre voie 30 pourrait, selon un autre mode de réalisation, être une vanne non proportionnelle. Dans ce cas, le débit sortant des différentes entrées/sorties 30a, 30b, 30c, 30d sera fonction des pertes de pressions des différents circuits 12, 12A, 12B, 12C et des vitesses de rotation des différentes pompes 21, 22, 23.
Le circuit de liquide caloporteur 13 comporte ici une première vanne trois-voies 26 disposée conjointement sur la boucle primaire 13A et sur la première branche de liaison 13C. La première vanne trois-voies 26 est par exemple une vanne proportionnelle. Autrement dit, la première vanne trois-voies 26 est configurée pour permettre une répartition continue du débit entrant par une première entrée/sortie entre un débit de sortie d’une deuxième entrée/sortie et un débit de sortie d’une troisième entrée/sortie. Le débit de sortie de la deuxième entrée/sortie peut varier de manière continue entre un débit nul et un débit égal au débit d’entrée. Le débit de sortie de la troisième entrée/sortie est égal au débit d’entrée moins le débit sortant de la deuxième entrée/sortie. Le premier point de connexion 71 du circuit de liquide caloporteur 13 fait partie de la première vanne trois-voies 26. Selon une variante non représentée, la première vanne trois-voies 26 est disposée conjointement sur la boucle primaire 13A et sur la deuxième branche de liaison 13D. Dans ce cas, le troisième point de connexion 73 du circuit de liquide caloporteur 13 fait partie de la première vanne trois-voies 26.
Le circuit de liquide caloporteur 13 comporte une deuxième vanne trois-voies 27 disposée conjointement sur la boucle secondaire 13B et sur la première branche de liaison 13C. La deuxième vanne trois-voies 27 est une vanne proportionnelle. Le deuxième point de connexion 72 du circuit de liquide caloporteur 13 fait partie de la deuxième vanne trois-voies 27.
Le circuit de fluide liquide caloporteur 13 comporte une troisième vanne trois-voies 28 disposée conjointement sur la boucle secondaire 13B et sur la deuxième branche de liaison 13D. L’usage de vannes trois-voies permet de multiples possibilités de circulation de liquide caloporteur, permettant de nombreux modes de fonctionnement différents, avec un nombre réduit de composants. La troisième vanne trois-voies 28 est par exemple une vanne proportionnelle. Le quatrième point de connexion 74 du circuit de liquide caloporteur 13 fait partie de la troisième vanne trois-voies 28.
Selon le mode de réalisation illustré sur la ainsi que sur la variante illustrée sur la , la boucle principale 11A du circuit de fluide réfrigérant 11 comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 17 disposé en aval du deuxième échangeur bifluide 2 et en amont du dispositif de compression 15.
Selon la variante de la , le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 17 est disposé en amont de la deuxième section d’échange thermique 10b de l’échangeur interne 10. Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 17 est disposé en aval du deuxième point de raccordement 52 et en amont de la deuxième section d’échange thermique 10b de l’échangeur interne 10.
Les figures 3 à 6 illustrent différents procédés de fonctionnement d’un système de conditionnement tel que décrit précédemment. Sur ces figures, les portions de chacun des circuits 11, 12, 13 parcourus par le fluide correspondant à ce circuit sont représentées en traits continus épais, et les portions de circuit qui ne sont pas parcourues par un fluide sont représentées en traits fins pointillés.
La illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, fonctionnant dans un premier mode de refroidissement.
Selon ce premier mode de refroidissement :
- le dispositif de compression 15 de fluide réfrigérant est maintenu à l’arrêt,
- un débit Qd de fluide caloporteur diélectrique circule dans le troisième échangeur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, et se divise en :
-- un premier débit Qd1 de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il reçoit de la chaleur,
-- un deuxième débit Qd2 de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le cinquième échangeur de chaleur 5 où il reçoit de la chaleur, dans le sixième échangeur de chaleur 6 où il reçoit de la chaleur,
le premier débit Qd1 de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit Qd2 de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de regagner le troisième échangeur bifluide 3,
- un débit Qc de liquide caloporteur circule dans le troisième échangeur bifluide 3 où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et dans le huitième échangeur de chaleur 8 où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe, et rejoint le troisième échangeur bifluide 3.
Les différents débits de fluide caloporteur diélectrique Qd, Qd1, Qd2 ainsi que le débit de liquide caloporteur Qc sont schématisés par des flèches indiquant le sens de circulation. Le fluide réfrigérant ne circule pas.
Dans ce mode de fonctionnement, le premier élément 41 de la chaine de traction, le deuxième élément 42 et le troisième élément 43 de la chaine de traction électrique sont tous les trois refroidis par le fluide caloporteur diélectrique, en transférant la chaleur absorbée au liquide caloporteur au niveau du troisième échangeur bifluide 3. La chaleur rejetée dans le liquide caloporteur est ensuite dissipée dans le flux d’air extérieur Fe au niveau du huitième échangeur de chaleur 8. Les éléments de la chaine de traction sont ainsi refroidis sans activer le dispositif de compression de fluide réfrigérant, ce qui limite la consommation énergétique. Ce mode de fonctionnement est avantageux par exemple lorsque la température extérieure est suffisamment basse et le débit d’air extérieur suffisant pour permettre un échange thermique suffisant au niveau du huitième échangeur 8.
Dans ce premier mode de refroidissement, la vanne d’arrêt 20 est en position ouverte de façon à ce que le fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur de chaleur 4 puisse rejoindre le fluide caloporteur diélectrique circulant dans le cinquième 5 et le sixième 6 échangeur de chaleur. La deuxième pompe 22 et la troisième pompe 23 sont toutes les deux activées. La première pompe 21 est maintenue inactive, de sorte que le débit de fluide caloporteur diélectrique dans le troisième échangeur bifluide 3 est nul. Le débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur bifluide 3 est égal au débit de liquide caloporteur dans le huitième échangeur de chaleur 8. Sur le circuit de liquide caloporteur 13, la quatrième pompe 24 est inactive, et la cinquième pompe 25 est activée de façon à faire circuler le liquide caloporteur du troisième échangeur bifluide 3 vers le huitième échangeur de chaleur 8. Le liquide caloporteur circule uniquement dans la boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur 13, en passant successivement par la cinquième pompe 25, le huitième échangeur de chaleur 8, le troisième échangeur bifluide 3.
La illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, fonctionnant dans un deuxième mode de refroidissement.
Selon ce deuxième mode de refroidissement :
- un débit Qr’ de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 15 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide 1 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente 31 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression 15.
- un débit Qd’ de fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en :
-- un premier débit Qd1’ de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il reçoit de la chaleur,
-- un deuxième débit Qd2’ de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le cinquième échangeur de chaleur 5 où il reçoit de la chaleur, et dans le sixième échangeur de chaleur 6 où il reçoit de la chaleur,
le premier débit Qd1’ de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit Qd2’ de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de regagner le deuxième échangeur bifluide 2.
- un débit Qc’ de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide 1 où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et dans le huitième échangeur de chaleur 8 où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe, et rejoint le premier échangeur bifluide 1.
Dans ce mode de fonctionnement, le premier élément 41 de la chaine de traction, le deuxième élément 42 et le troisième élément 43 de la chaine de traction électrique sont tous refroidis par le fluide caloporteur diélectrique. La chaleur rejetée dans le fluide caloporteur diélectrique par les fonctionnements des éléments de la chaine de traction est transférée au fluide réfrigérant au niveau du deuxième échangeur bifluide 2, et est dissipée dans le flux d’air extérieur Fe au niveau du huitième échangeur de chaleur 8.
L’utilisation d’un fluide caloporteur diélectrique permet de réduire la résistance thermique entre celui-ci et le premier élément 41 de la chaine de traction d’une part, le deuxième élément 42 et le troisième élément 43 de la chaine de traction électrique d’autre part, au niveau, respectivement, des quatrième échangeur de chaleur 4, cinquième échangeur de chaleur 5 et sixième échangeur de chaleur 6. Les propriétés du fluide non conducteur électrique permettent de l’introduire directement au contact des premier, deuxième et troisième éléments 41, 42, 43 de la chaîne de traction, ce qui conduit à une gestion thermique plus homogène et donc plus efficace.
Dans ce deuxième mode de refroidissement, la vanne d’arrêt 20 est en position ouverte de façon que le débit Qd2’ de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le cinquième 5 et le sixième 6 échangeur de chaleur puisse rejoindre le débit Qd1’ de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur de chaleur 4. La première pompe 21, la deuxième pompe 22 et la troisième pompe 23 sont toutes les trois activées. La cinquième pompe 25 est inactive, et aucun débit de liquide caloporteur ne traverse le troisième échangeur bifluide 3. La quatrième pompe 24 est activée, de façon à faire circuler un débit Qc’ de liquide caloporteur dans le huitième échangeur de chaleur 8. Le liquide caloporteur circule successivement dans la quatrième pompe 24, dans le premier échangeur bifluide 1, dans la première branche de liaison 13C, dans la portion de boucle secondaire 13B comprenant le huitième échangeur de chaleur 8, dans la deuxième branche de liaison 13D, et regagne la quatrième pompe 24. Aucun débit de fluide caloporteur diélectrique ne circule dans le troisième échangeur bifluide 3.
La illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, fonctionnant dans un mode dit de chauffage récupératif.
Selon ce mode de fonctionnement :
- un débit Qr’’ de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 15 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide 1 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente 31 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression 15.
- un débit Qd’’ de fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide 2 où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et de divise en :
-- un premier débit Qd1’’ de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur 4 où il reçoit de la chaleur,
-- un deuxième débit Qd2’’ de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le troisième échangeur bifluide 3 où il reçoit de la chaleur du liquide caloporteur,
-- un troisième débit Qd3’’ de fluide caloporteur diélectrique circule dans le cinquième échangeur de chaleur 5 où il reçoit de la chaleur, dans le sixième échangeur de chaleur 6 où il reçoit de la chaleur,
le troisième débit Qd3’’ de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit Qd2’’ de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de rejoindre le premier débit Qd1’’ de fluide caloporteur diélectrique et de regagner le deuxième échangeur bifluide 2.
- un premier débit Qc1’’ de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide 1 où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, dans le septième échangeur de chaleur 7 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, et regagne le premier échangeur bifluide 1,
- un deuxième débit Qc2’’ de liquide caloporteur circule dans le troisième échangeur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur diélectrique, et dans le huitième échangeur de chaleur 8 où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, et rejoint le troisième échangeur bifluide 3.
Dans ce mode de fonctionnement, l’habitacle est chauffé en récupérant la chaleur dissipée par le premier élément 41, le deuxième élément 42 et le troisième élément 43 de la chaine de traction. Une récupération de la chaleur du flux d’air extérieur Fe est également réalisée. Ce mode de fonctionnement permet ainsi de chauffer l’habitacle en maximisant la récupération d’énergie et en minimisant l’énergie fournie par le compresseur 15.
Le fluide réfrigérant fournit de la chaleur au liquide caloporteur circulant dans la boucle primaire 13A au niveau du premier échangeur bifluide 1. Le liquide caloporteur chauffé peut ainsi dissiper de la chaleur dans le flux d’air intérieur Fi au niveau du septième échangeur de chaleur 7. Le fluide caloporteur diélectrique reçoit de la chaleur des trois éléments 41, 42, 43 de la chaine de traction et fournit de la chaleur au fluide réfrigérant au niveau du deuxième échangeur bifluide 2. Le flux d’air extérieur Fe fournit de la chaleur au liquide caloporteur circulant dans la boucle secondaire 13B au niveau du huitième échangeur de chaleur 8, et le liquide caloporteur fournit de la chaleur au fluide caloporteur diélectrique au niveau du troisième échangeur bifluide 3. Sur le circuit de fluide caloporteur diélectrique, la première entrée/sortie 30a de la vanne quatre-voies 30 est en communication avec la deuxième entrée/sortie 30b, ainsi qu’avec la troisième entrée/sortie 30c et la quatrième entrée/sortie 30d. Les trois pompes 21, 22, 23 sont activées, et la vanne d’arrêt 20 est ouverte de façon à ce que les trois flux sortant de la vanne quatre-voies 30 puissent se rejoindre et regagner la première pompe 21 puis le deuxième échangeur bifluide 2. Sur le circuit de liquide caloporteur, les vannes trois-voies 26, 27, 28 sont dans une position permettant d’isoler la boucle primaire 13A et la boucle secondaire 13B. Aucun débit ne traverse la première branche de liaison 13C ni la deuxième branche de liaison 13D. La quatrième pompe 24 et la cinquième pompe 25 sont toutes les deux activées de façon à faire circuler le liquide caloporteur.
La illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, fonctionnant dans un mode dit de chauffage et déshumidification.
Selon ce mode de fonctionnement :
- un débit Qr’’’ de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 15 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide 1 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le deuxième dispositif de détente 32 où il passe à basse pression, dans le neuvième échangeur de chaleur 9 où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, et retourne au dispositif de compression 15.
- un premier débit Qc1’’’ de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide 1 où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et se divise en :
-- un deuxième débit de liquide caloporteur Qc2’’’ circulant dans le septième échangeur de chaleur 7 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, et
-- un troisième débit de liquide caloporteur Qc3’’’ circulant dans le troisième échangeur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur diélectrique,
le deuxième débit de liquide caloporteur Qc2’’’ et le troisième débit de liquide caloporteur Qc3’’’ se rejoignant avant de regagner le premier échangeur bifluide 1,
- un débit Qd’’’ de fluide caloporteur diélectrique circule dans le troisième échangeur bifluide 3 où il reçoit de la chaleur du liquide caloporteur, dans le quatrième échangeur de chaleur 4 où il cède de la chaleur, et rejoint le troisième échangeur bifluide 3.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à haute pression et haute température se condense dans le premier échangeur bifluide 1, et chauffe le liquide caloporteur. Le fluide réfrigérant à basse pression après détente dans le deuxième détendeur 32 s’évapore dans le neuvième échangeur de chaleur 9 et refroidit le flux d’air intérieur Fi. Le débit Qc2’’’ de liquide caloporteur circulant dans le septième échangeur de chaleur 7 chauffe le flux d’air intérieur Fi préalablement refroidi par son passage à travers le neuvième échangeur de chaleur 9. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi déshumidifié, c’est-à-dire que sa pression partielle de vapeur d’eau diminue. Le dispositif de chauffage électrique 16 peut de plus être activé de façon à chauffer davantage le liquide caloporteur. Le débit Qc3’’’ de liquide caloporteur circulant dans le troisième échangeur bifluide 3 chauffe également le fluide caloporteur diélectrique. Le débit Qd’’’ de fluide caloporteur diélectrique réchauffé circule dans le quatrième échangeur 4 et réchauffe le premier élément 41 de la chaine de traction électrique du véhicule. Le fluide caloporteur diélectrique ne circule pas dans la deuxième branche de dérivation 12C, ce qui fait que le deuxième élément 42 et le troisième élément 43 de la chaine de traction ne sont pas réchauffés.
Dans ce mode de fonctionnement, la quatrième pompe 24 et la cinquième pompe 25 sont activées de façon à faire circuler le liquide caloporteur dans le circuit de liquide caloporteur 13. La deuxième pompe 22 est activée et la vanne d’arrêt 20 est en position ouverte de façon à permettre la circulation du fluide caloporteur diélectrique dans la première branche de dérivation 12B et dans la portion de boucle primaire 12A comprise entre le premier point de connexion 61 et le deuxième point de connexion 62 du circuit de fluide caloporteur diélectrique. La première pompe 21 et la troisième pompe 23 sont inactives. Le premier détendeur 31 est en position fermée, de sorte que le fluide réfrigérant ne circule pas dans le deuxième échangeur bifluide 2. La deuxième vanne trois-voies 27 et la troisième vanne trois-voies 28 empêchent la circulation de liquide caloporteur dans la boucle secondaire 13B du circuit de liquide caloporteur 13, de sorte que le huitième échangeur de chaleur 8 n’est pas parcouru par du liquide caloporteur. Les trois entrées/sorties de la première vanne trois-voies 26 sont en communication. La troisième entrée/sortie 30c de la vanne quatre-voies 30 est en communication avec la deuxième entrée/sortie 30b.
Ce mode de fonctionnement est utilisé par exemple lors de la phase de mise en action du véhicule par température ambiante froide. La batterie est réchauffée afin d’optimiser sa capacité, et l’air de l’habitacle est en même temps déshumidifié de façon à éviter la formation de buée sur le pare-brise du véhicule.
De nombreux autres modes de fonctionnement, non illustrés, sont possibles.

Claims (13)

  1. Système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile électrique ou hybride, comportant :
    - un circuit de liquide caloporteur (13),
    - un circuit de fluide réfrigérant (11) comportant une boucle principale (11A) comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide réfrigérant:
    -- un dispositif de compression (15),
    -- un premier échangeur bifluide (1), agencé conjointement sur la boucle principale (11A) de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur (13) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
    -- un premier détendeur (31),
    -- un deuxième échangeur bifluide (2),
    - un circuit de fluide caloporteur diélectrique (12), comportant :
    -- une boucle primaire (12A), comprenant successivement selon un sens de circulation du fluide caloporteur diélectrique :
    --- le deuxième échangeur bifluide (2), agencé conjointement sur la boucle principale (11A) de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire (12A) de fluide caloporteur diélectrique de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur diélectrique,
    --- un troisième échangeur bifluide (3), agencé conjointement sur la boucle primaire (12A) de fluide caloporteur diélectrique et sur le circuit de liquide caloporteur (13) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur,
    -- une première branche de dérivation (12B) reliée à la boucle primaire (12A) en parallèle du troisième échangeur bifluide (3), la première branche de dérivation (12B) comportant un quatrième échangeur de chaleur (4) configuré pour être couplé thermiquement à un premier élément (41) d’une chaine de traction électrique du véhicule,
    -- une deuxième branche de dérivation (12C) reliée à la boucle primaire (12A) en parallèle du troisième échangeur bifluide (3), la deuxième branche de dérivation (12C) comportant un cinquième échangeur de chaleur (5) configuré pour être couplé thermiquement à un deuxième élément (42) de la chaine de traction électrique du véhicule et un sixième échangeur de chaleur (6) configuré pour être couplé thermiquement à un troisième élément (43) de la chaine de traction électrique du véhicule.
  2. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1, dans lequel
    le premier échangeur bifluide (1) est agencé conjointement sur la boucle principale (11A) de fluide réfrigérant et sur une boucle primaire (13A) du circuit de liquide caloporteur (13), et dans lequel
    le troisième échangeur bifluide (3) est agencé conjointement sur la boucle primaire (12A) de fluide caloporteur diélectrique et sur une boucle secondaire (13B) du circuit de liquide caloporteur (13).
  3. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel la boucle primaire (13A) du circuit de liquide caloporteur (13) comprend:
    - le premier échangeur bifluide (1), agencé conjointement sur la boucle principale (11A) de fluide réfrigérant et sur la boucle primaire (13A) de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, et
    - un septième échangeur de chaleur (7) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à l’habitacle du véhicule.
  4. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la boucle secondaire (13B) du circuit de liquide caloporteur (13) comprend :
    - le troisième échangeur bifluide (3), agencé conjointement sur la boucle primaire (12A) de fluide caloporteur diélectrique et sur la boucle secondaire (13B) de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur diélectrique et le liquide caloporteur, et
    - un huitième échangeur de chaleur (8) configuré pour échangeur de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule.
  5. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (11) comporte une branche de dérivation (11B) disposée en parallèle du premier dispositif de détente (31) et du deuxième échangeur bifluide (2), la branche de dérivation (11B) comprenant successivement un deuxième dispositif de détente (32) et un neuvième échangeur de chaleur (9) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à l’habitacle du véhicule.
  6. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
    - la boucle primaire (12A) du circuit de fluide caloporteur diélectrique (12) comprend une première pompe (21) de circulation,
    - la première branche de dérivation (12B) du circuit de fluide caloporteur diélectrique (12) comprend une deuxième pompe (22) de circulation,
    - la deuxième branche de dérivation (12C) du circuit de fluide caloporteur diélectrique (12) comprend une troisième pompe (23) de circulation.
  7. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, dans lequel :
    - la boucle primaire (13A) du circuit de liquide caloporteur (13) comprend une quatrième pompe (24) de circulation,
    - la boucle secondaire (13B) du circuit de liquide caloporteur (13) comprend une cinquième pompe (25) de circulation.
  8. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide caloporteur diélectrique (12) comporte une vanne quatre-voies (30) disposée conjointement sur la boucle primaire (12A), sur la première branche de dérivation (12B) et sur la deuxième branche de dérivation (12C).
  9. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de liquide caloporteur (13) comporte :
    - une première vanne trois-voies (26) disposée conjointement sur la boucle primaire (13A) et sur la première branche de liaison (13C),
    - une deuxième vanne trois-voies (27) disposée conjointement sur la boucle secondaire (13B) et sur la première branche de liaison (13C),
    - une troisième vanne trois-voies (28) disposée conjointement sur la boucle secondaire (13B) et sur la deuxième branche de liaison (13D).
  10. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 9, dans un premier mode de refroidissement, dans lequel :
    - le dispositif de compression (15) de fluide réfrigérant est maintenu à l’arrêt,
    - un débit (Qd) de fluide caloporteur diélectrique circule dans le troisième échangeur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, et se divise en :
    -- un premier débit de fluide caloporteur diélectrique (Qd1) circulant dans le quatrième échangeur de chaleur (4) où il reçoit de la chaleur,
    -- un deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique (Qd2) circulant dans le cinquième échangeur de chaleur (5) où il reçoit de la chaleur, dans le sixième échangeur de chaleur (6) où il reçoit de la chaleur,
    le premier débit de fluide caloporteur diélectrique (Qd1) et le deuxième débit de fluide caloporteur diélectrique (Qd2) se rejoignant avant de regagner le troisième échangeur bifluide (3),
    - un débit (Qc) de liquide caloporteur circule dans le troisième échangeur bifluide (3) où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et dans le huitième échangeur de chaleur (8) où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur (Fe), et rejoint le troisième échangeur bifluide (3).
  11. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 9, dans un deuxième mode de refroidissement, dans lequel :
    - un débit (Qr’) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (15) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide (1) où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente (31) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide (2) où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression (15),
    - un débit (Qd’) de fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide (2) où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en :
    -- un premier débit (Qd1’) de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur de chaleur (4) où il reçoit de la chaleur,
    -- un deuxième débit (Qd2’) de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le cinquième échangeur de chaleur (5) où il reçoit de la chaleur, et dans le sixième échangeur de chaleur (6) où il reçoit de la chaleur,
    le premier débit (Qd1’) de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit (Qd2’) de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de regagner le deuxième échangeur bifluide (2),
    - un débit (Qc’) de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide (1) où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et dans le huitième échangeur de chaleur (8) où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur (Fe), et rejoint le premier échangeur bifluide (1).
  12. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 9, dans un mode de chauffage récupératif, dans lequel :
    - un débit (Qr’’) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (15) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide (1) où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le premier dispositif de détente (31) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur bifluide (2) où il reçoit de la chaleur du fluide caloporteur diélectrique, et retourne au dispositif de compression (15),
    - un débit (Qd’’) de fluide caloporteur diélectrique circule dans le deuxième échangeur bifluide (2) où il cède de la chaleur au fluide réfrigérant, et se divise en :
    -- un premier débit (Qd1’’) de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le quatrième échangeur (4) où il reçoit de la chaleur,
    -- un deuxième débit (Qd2’’) de fluide caloporteur diélectrique circulant dans le troisième échangeur bifluide (3) où il reçoit de la chaleur du liquide caloporteur,
    -- un troisième débit (Qd3’’) de fluide caloporteur diélectrique circule dans le cinquième échangeur de chaleur (5) où il reçoit de la chaleur, dans le sixième échangeur de chaleur (6) où il reçoit de la chaleur,
    le troisième débit (Qd3’’) de fluide caloporteur diélectrique et le deuxième débit (Qd2’’) de fluide caloporteur diélectrique se rejoignant avant de rejoindre le premier débit (Qd1’’) de fluide caloporteur diélectrique et de regagner le deuxième échangeur bifluide (2),
    - un premier débit (Qc1’’) de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide (1) où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, dans le septième échangeur de chaleur (7) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), et regagne le premier échangeur bifluide (1),
    - un deuxième débit (Qc2’’) de liquide caloporteur circule dans le troisième échangeur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur diélectrique, et dans le huitième échangeur de chaleur (8) où il reçoit de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), et rejoint le troisième échangeur bifluide (3).
  13. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 9, dans un mode de chauffage et déshumidification, dans lequel :
    - un débit (Qr’’’) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (15) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur bifluide (1) où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le deuxième dispositif de détente (32) où il passe à basse pression, dans le neuvième échangeur de chaleur (9) où il reçoit de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), et retourne au dispositif de compression (15),
    - un premier débit (Qc1’’’) de liquide caloporteur circule dans le premier échangeur bifluide (1) où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant, et se divise en :
    un deuxième débit de liquide caloporteur (Qc2’’’) circulant dans le septième échangeur de chaleur (7) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), et
    un troisième débit de liquide caloporteur (Qc3’’’) circulant dans le troisième échangeur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur diélectrique,
    le deuxième débit de liquide caloporteur (Qc2’’’) et le troisième débit de liquide caloporteur (Qc3’’’) se rejoignant avant de regagner le premier échangeur bifluide (1),
    - un débit (Qd’’’) de fluide caloporteur diélectrique circule dans le troisième échangeur bifluide (3) où il reçoit de la chaleur du liquide caloporteur, dans le quatrième échangeur de chaleur (4) où il cède de la chaleur, et rejoint le troisième échangeur bifluide (3).
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