WO1996000664A1 - Dispositif de reglage de la temperature dans l'habitacle d'un vehicule a moteur electrique - Google Patents

Dispositif de reglage de la temperature dans l'habitacle d'un vehicule a moteur electrique Download PDF

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WO1996000664A1
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cooling
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air flow
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Stefan Karl
Vincent Pomme
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Valeo Climatisation
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Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting the temperature in the passenger compartment of a vehicle with an electric motor.
  • It relates more particularly to a device of the type comprising a circuit traversed by a refrigerant which circulates, under the action of a compressor, between an internal heat exchanger disposed in the path of an air flow towards the passenger compartment and an outdoor heat exchanger, as well as means for reversing the direction of circulation of the refrigerant, so that the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger function respectively as evaporator and as condenser in a cooling mode and respectively as a condenser and as an evaporator in a heating mode.
  • the device functions like a conventional air conditioning unit in which the interior heat exchanger acts as an evaporator to cool the air flow sent into the passenger compartment, while the exterior heat exchanger yields heat to the outside.
  • the interior heat exchanger acts as a condenser to raise the temperature of the air flow to the passenger compartment, while the exterior heat exchanger plays the role of 'evaporator to take calories from a heat source, which provides a heating mode.
  • the device functions as a heat pump which takes thermal energy from the outside and then supplies it to the passenger compartment.
  • Such a control device is particularly suitable in an electric vehicle in which the heat produced by the electric drive system is generally not sufficient in winter to cover the heating needs of the passenger compartment.
  • the outdoor heat exchanger can cause icing problems.
  • the object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.
  • a first external heat exchanger disposed in the path of an exhaust air flow coming from the passenger compartment
  • a second external heat exchanger which, at least in the heating mode, is capable of exchanging heat with a heat source external to the passenger compartment.
  • the first external heat exchanger makes it possible to recover.
  • the heat energy from the hot air flow extracting the passenger compartment while the second external heat exchanger makes it possible to recover the heat energy from a heat source external to the passenger compartment, the latter possibly comprising at minus an electrical component and / or the electric motor used to drive the vehicle.
  • the first outdoor heat exchanger acts as a condenser, while the second heat exchanger outside heat can either be used as a condenser or simply shut down.
  • the first outdoor heat exchanger and the second outdoor heat exchanger are mounted in parallel in the refrigerant circuit.
  • the first outdoor heat exchanger and the second outdoor heat exchanger are connected in series in the circuit.
  • the first external heat exchanger comprises means for limiting its evaporation pressure to a minimum value when it functions as an evaporator in the heating mode.
  • pressure limiting means advantageously consist of a pressure limiting valve.
  • the first external heat exchanger is an air / liquid exchanger arranged in the path of the exhaust air flow from the passenger compartment.
  • This first external heat exchanger can be swept only by the exhaust air flow from the passenger compartment, both in the heating mode and in the cooling mode. However, it is preferred that this first outdoor heat exchanger is swept by the exhaust air flow in heating mode and by a mixture composed of the extract air flow and an outdoor air flow in the mode. cooling.
  • the first external heat exchanger is crossed by an air flow at a temperature intermediate between that of the recycled air flow coming from the passenger compartment and that of the external air flow, which improves cooling performance.
  • the second external heat exchanger is an air / liquid exchanger arranged in the path of an external air flow heated by an external heat source, for example by at least one electrical component of the vehicle .
  • the second outdoor heat exchanger is swept directly by a flow of heated outdoor air.
  • the second external heat exchanger is a liquid / liquid heat exchanger mounted in a cooling circuit used to cool at least one electrical component and / or the electric motor of the vehicle.
  • This cooling circuit is traversed by a coolant and comprises a first branch in which is mounted the second external heat exchanger, a second branch in which is mounted a cooling radiator with its associated fan, and a clean three-way valve circulating the coolant at least in the first branch in heating mode, so that the second external heat exchanger is functional and circulating the coolant only in the second branch in cooling mode, so that the second outdoor heat exchanger is not functional.
  • the second outdoor heat exchanger recovers the heat energy outside the passenger compartment through the cooling circuit.
  • the second outdoor heat exchanger is made non-functional.
  • the above-mentioned cooling circuit is used to cool at least one electrical component of the vehicle, while the vehicle's electric motor is cooled by a separate air flow.
  • the air flow heated by the electric motor is not used.
  • the cooling circuit again serves to cool at least one electrical component of the vehicle. However, the flow of cooling air from the electric motor is mixed with the flow of exhaust air from the passenger compartment to supply the first external heat exchanger, and this only in the heating mode.
  • the cooling circuit again serves to cool at least one electrical component of the vehicle, while the radiator mounted in the second branch of the circuit is traversed by the flow of cooling air from the electric motor .
  • the heat energy of the engine is recovered at the second heat exchanger (through the cooling circuit) and not at the first external heat exchanger, as in the first aforementioned variant.
  • FIG. 1 is a diagram of a device according to a first embodiment of the invention, shown in heating mode;
  • FIG. 2 is a diagram of the same device, shown in cooling mode
  • FIG. 3 is a diagram of a device according to a second embodiment of the invention, shown in heating mode
  • FIG. 4 is a diagram showing the device of Figure 3 in cooling mode
  • - Figure 5 is a diagram of a device according to a third embodiment of the invention, shown in heating mode;
  • FIG. 6 is a diagram showing the device of Figure 5 in cooling mode
  • FIG. 7 is a diagram of a device according to a fourth embodiment of the invention, shown in heating mode.
  • FIG. 8 is a diagram showing the device of Figure 7 in cooling mode.
  • FIG. 1 represents a device for regulating the temperature in the passenger compartment H (shown diagrammatically in broken lines) of a vehicle driven by an electric motor M.
  • the device comprises a distribution box 10 of air provided with an inlet 12 for air coming from outside the passenger compartment H and an inlet 14 for recirculated air coming from inside the passenger compartment H.
  • the housing 10 further includes an outlet 16 suitable for distributing hot or cooled air inside the passenger compartment H.
  • an internal heat exchanger 18 mounted in a circuit 20 traversed by a coolant fluid capable of passing from the liquid state to the gaseous state by absorbing heat, and from the gaseous state in the liquid state by yielding heat.
  • the circuit 20 includes a compressor 22, the inlet 24 and the outlet 26 of which are connected to a four-way valve 28, which is connected, on the one hand, to a pipe 30 leading to the heat exchanger 18, and on the other hand to a pipe 32 leading to a point A of the circuit.
  • the valve 28 puts the outlet 26 of the compressor in communication with the pipe 30 and the inlet 24 of the compressor with the pipe 32.
  • the refrigerant in the gaseous state, is compressed by the compressor 22 and is sent to the heat exchanger 18, which acts as a condenser, to be condensed there and thus give off heat to the passenger compartment H.
  • the condenser 18 is also connected to a pipe 34 which terminates at a point B of the circuit.
  • Points A and B are connected by two conduits 36 and 38 arranged in parallel and on which are mounted respectively a first external heat exchanger 40 and a second external heat exchanger 42.
  • the pipe 36 is divided into two branches: a branch 36-1 comprising a non-return valve 37 authorizing the circulation of the fluid from the exchanger 40 at point B, and a branch 36-2 in which a regulator 44 is inserted.
  • a branch 36-1 comprising a non-return valve 37 authorizing the circulation of the fluid from the exchanger 40 at point B
  • a branch 36-2 in which a regulator 44 is inserted.
  • the pipe 36 contains a temperature sensor 46 connected by a capillary link 48 to the regulator 44, the latter thus playing the role of thermostatic regulator.
  • the pipe 38 divides between a first branch 38-1 on which is mounted a non-return valve 39 authorizing the circulation of the fluid in the direction of the exchanger 42 at point B , and a branch 38-2 on which is mounted a thermostatic expansion valve 50.
  • the latter is connected to a temperature sensor 52 placed on the portion of the pipe 38 between the heat exchanger 42 and point A.
  • the temperature sensor 52 is connected to the regulator 50 via a capillary connection 54.
  • a non-return valve 56 authorizing the circulation of the fluid in the direction of the heat exchanger 42 towards the point A.
  • the heat exchanger 40 is an air / liquid type exchanger and is swept by a flow of air FI extracted from the passenger compartment H and circulating in a pipe 60.
  • the heat exchanger 42 is swept by a flow of air F2 taken from outside the passenger compartment and heated by an external heat source which, in the example, comprises the compressor 22 and at least one electrical component 62 schematically designated by the reference E.
  • This electrical component may for example include the vehicle's electric batteries, its electronic control circuit, etc.
  • the air flow F2 circulates inside a pipe 64 and is advantageously set in motion by a motor-fan 66.
  • the electric motor M is cooled by an air flow F3 circulating in a pipe 68 under the action of a fan 70.
  • the heat energy thus produced by the motor is not recovered.
  • the device operates in heating mode.
  • the refrigerant in the gaseous state is compressed by the compressor 22 and is sent to the indoor heat exchanger 18 (which acts as a condenser) where it condenses producing heat which is used to heat a flow of air sent into the passenger compartment.
  • the gaseous fluid in the liquid state then reaches point B of the circuit and is distributed between the two lines 36 and 38. In line 36, it first passes through the regulator 44 of the branch 36-2 before crossing the heat exchanger 40 and gain point A.
  • the coolant in the liquid state passes through the expansion valve 50 of the branch 38-2 before passing through the heat exchanger 42 and reaching point A.
  • the fluid vaporizes in the two exchangers 40 and 42 which act as evaporators.
  • the gaseous fluid coming from the exchanger 40 then passes through the pressure limiting valve 58 before returning to the compressor 22.
  • the valve 58 makes it possible to limit the evaporation pressure of the exchanger 40 has a predetermined minimum value so that the temperature of the air leaving the exchanger 40 always remains positive, in order to avoid the problems of icing.
  • FIG. 2 shows the same device in cooling mode.
  • the position of the valve 28 is reversed, so that the outlet 26 of the compressor is in communication with the pipe 32, while its inlet 24 is in communication with the pipe 30.
  • the refrigerant in gaseous state is compressed by the compressor 22 and is sent to point A of the circuit. From there, the fluid is distributed between the branches 36 and 38. In the branch 36, it first crosses the valve 56 then the heat exchanger 40 (playing the rail of condenser) where the fluid condenses in the state liquid. Then, it crosses the branch 36-1 containing the non-return valve 37.
  • the refrigerant in the gaseous state first passes through the heat exchanger 42 (acting as a condenser) where it condenses in the liquid state before passing through the valve 39.
  • the fluid then reaches point B and from there gains the internal heat exchanger 18 which then plays the role of evaporator.
  • the device takes heat energy from the air flow sent into the passenger compartment to cool it and transfers this energy to the external heat exchangers 40 and 42.
  • the pipe 60 is provided with an air inlet 72 for the extract air from the passenger compartment and an air inlet 74 for outside air, this air inlet 74 being controlled by a supply flap 76.
  • the flap 76 In the heating mode (FIG. 3), the flap 76 is closed so that the heat exchanger 40 is supplied only with air extracted from the passenger compartment.
  • the flap 76 In the cooling mode (FIG. 4), the flap 76 is in the open position so that the heat exchanger 40 is supplied by a mixture of interior air extracted from the passenger compartment (recirculated air) and exterior air taken from the exterior of the passenger compartment.
  • the second external heat exchanger 42 is a liquid / liquid type exchanger.
  • the exchanger 42 is mounted in a cooling circuit 78 used to cool at least one electrical component 62 (designated schematically by the letter E).
  • the cooling circuit 78 is traversed by a coolant (generally water with antifreeze added).
  • the circuit 78 further comprises a common branch 90 on which the electrical component 62 is mounted and a water pump P.
  • the internal heat exchanger 18 plays the role of a condenser as in the embodiment of FIGS. 1 and 2.
  • the external heat exchanger 40 plays the role of an evaporator and recovers part of the heat energy from the air extracted from the passenger compartment and from the compressor 22.
  • the heat exchanger 42 acts as an evaporator by recovering, through the cooling circuit 78, heat energy outside the passenger compartment, this energy being supplied in particular by the component or components (s) electric (s) 62.
  • the heat exchanger 42 is rendered inoperative since the coolant of the circuit 78 circulates only in the second branch 82 and in the common branch 90.
  • the electrical component (s) of the vehicle is (are ) cooled by the radiator 84 and its associated fan 86.
  • the pipe 68 conveying the cooling air of the electric motor m is coupled to the inlet 74 of the pipe 60 leading to the heat exchanger 40.
  • the fan 70 associated with the electric motor M is housed in a lateral pipe 92 which leads to the inlet 74 of the pipe 60.
  • the pipe 60 is also provided with an inlet 94 for outside air.
  • the entry of line 60 is controlled by two flaps 96 and 98.
  • the flaps 96 and 98 allow the air heated by the electric motor m to mix with the flow of recycled air from the passenger compartment, thereby supplying the heat exchanger 40.
  • the flaps 96 and 98 make it possible both to direct the cooling air of the electric motor directly to the outside by means of the fan 70 which is started and also to supply with l outside air the outside exchanger 40. The latter is then supplied with a mixture of recirculated air coming from the passenger compartment and outside air coming from outside the passenger compartment.
  • the supply of the heat exchanger 40 is identical to the case of FIGS. 3 and 4 the heat exchanger 40 is supplied only with recirculated air extracted from the passenger compartment in the heating mode (FIG. 7) and by a mixture of recirculated air extracted from the passenger compartment and an external mixture coming from outside the passenger compartment in the cooling mode (figure 8).
  • the essential difference here concerns the heat exchanger 42. This is always integrated into a circuit for cooling 78 comprising two branches 80 and 82, a common branch 90 and a three-way valve 88.
  • the water pump P and the electrical components 62 are mounted in the second branch 82.
  • the radiator 84 and the fan 86 are housed in a pipe 100 which is also traversed by the hot air used for cooling the engine M.
  • the valve 88 occupies a position such that the coolant flows through both the branch 80 and the branch 82, without passing through the branch 90.
  • the radiator 84 then makes it possible to provide to the cooling circuit 78 part of the heat energy from the cooling of the electric motor.
  • This heat energy is recovered at the level of the heat exchanger 42 which then plays the role of evaporator.
  • the valve 88 occupies a position such that the coolant flows through the first branch and the branch 90, without passing through the heat exchanger 42.
  • the cooling circuit then contributes to the cooling of the engine electric M.
  • the cooling circuit also recovers part of the heat energy released by the electrical component (s) of the vehicle.
  • the invention is not limited to the embodiments described above by way of example and extends to other variants.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de réglage de la température dans l'habitacle d'un véhicule à moteur électrique. Un fluide réfrigérant circule entre un échangeur de chaleur intérieur (18) disposé dans le trajet d'un flux d'air vers l'habitacle et entre un premier échangeur de chaleur extérieur (40) disposé dans le trajet d'un flux d'air (F1) extrait de l'habitacle et un second échangeur de chaleur extérieur (42) propre à échanger de la chaleur avec une source de chaleur extérieure à l'habitacle, le dispositif pouvant fonctionner en mode chauffage ou en mode refroidissement en fonction du sens de circulation du fluide réfrigérant. Application aux véhicules automobiles.

Description

Dispositif de réglage de la température dans l'habitacle d'un véhicule à moteur électrique
L'invention concerne un dispositif pour le réglage de la température dans l'habitacle d'un véhicule à moteur électrique.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif du type comprenant un circuit parcouru par un fluide réfrigérant qui circule, sous l'action d'un compresseur, entre un échangeur de chaleur intérieur disposé dans le trajet d'un flux d'air vers l'habitacle et un échangeur de chaleur extérieur, ainsi que des moyens d'inversion du sens de circulation du fluide réfrigérant, en sorte que l'échangeur de chaleur intérieur et 1 'échangeur de chaleur extérieur fonctionnent respectivement comme évaporateur et comme condenseur dans un mode refroidissement et respectivement comme condenseur et comme évaporateur dans un mode chauffage.
Ainsi, en mode refroidissement, le dispositif fonctionne comme un appareil de climatisation classique dans lequel 1'échangeur de chaleur intérieur sert d'évaporateur pour refroidir le flux d'air envoyé dans l'habitacle, tandis que 1'échangeur de chaleur extérieur cède de la chaleur vers 1'extérieur.
En inversant le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le circuit, l'échangeur de chaleur intérieur joue le rôle de condenseur pour élever la température du flux d'air vers l'habitacle, tandis que l'échangeur de chaleur extérieur joue le rôle d'évaporateur pour prélever des calories à partir d'une source de chaleur, ce qui permet de procurer un mode chauffage.
Autrement dit, dans ce dernier cas, le dispositif fonctionne comme une pompe à chaleur qui prélève de l'énergie thermique à l'extérieur pour la fournir ensuite à l'habitacle.
Un tei dispositif de réglage est particulièrement approprié dans un véhicule électrique dans lequel la chaleur produite par le système d'entraînement électrique n'est généralement pas suffisante, en hiver, pour couvrir les besoins de chauffage de 1'habitacle.
On a déjà proposé différents dispositifs du type précité dans lequel il est prévu un seul échangeur de chaleur extérieur qui est en relation d'échange thermique avec une source de chaleur extérieure, comme par exemple le système d'entraînement électrique du véhicule.
Si un tel dispositif fonctionne de façon satisfaisante en mode refroidissement ou climatisation, son fonctionnement en mode chauffage s'ayère insuffisant du fait que la chaleur produite par le système d'entraînement électrique n'est pas suffisante.
En outre, dans le mode chauffage, l'échangeur de chaleur extérieur peut générer des problèmes de givrage. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.
Elle propose à cet effet un dispositif du type défini en introduction, lequel comprend :
- un premier échangeur de chaleur extérieur disposé dans le trajet d'un flux d'air d'extraction provenant de l'habitacle, et
- un second échangeur de chaleur extérieur qui, au moins dans le mode chauffage, est propre à échanger de la chaleur avec une source de chaleur extérieure à l'habitacle.
Ainsi, lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage, le premier échangeur de chaleur extérieur permet de récupérer.
L'énergie calorifique du débit d'air chaud d'extraction de l'habitacle, tandis que le second échangeur de chaleur extérieur permet de récupérer l'énergie calorifique d'une source de chaleur extérieure à l'habitacle, cette dernière pouvant comprendre au moins un composant électrique et/ou le moteur électrique servant à l'entraînement du véhicule.
En mode refroidissement, le premier échangeur de chaleur extérieur sert de condenseur, tandis que le second échangeur de chaleur extérieur peut, soit servir de condenseur, soit être purement et simplement arrêté.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le premier échangeur de chaleur extérieur et le second échangeur de chaleur extérieur sont montés en parallèle dans le circuit du fluide réfrigérant.
En variante, le premier échangeur de chaleur extérieur et le second échangeur de chaleur extérieur sont montés en série dans le circuit. Dans une forme de réalisation préférée, le premier échangeur de chaleur extérieur comprend des moyens pour limiter sa pression d'évaporation à une valeur minimale lorsqu'il fonctionne comme évaporateur dans le mode de chauffage.
Ces moyens de limitation de pression sont constitués avantageusement par une vanne de limitation de pression.
Ceci permet d'éviter les problèmes de givrage sur le premier échangeur de chaleur extérieur.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier échangeur de chaleur extérieur est un échangeur air/liquide disposé dans le trajet du flux d'air d'extraction de 1'habitacle.
Ce premier échangeur de chaleur extérieur peut être balayé seulement par le flux d'air d'extraction de l'habitacle, aussi bien dans le mode chauffage que dans le mode refroidissement. Toutefois, on préfère que ce premier échangeur de chaleur extérieur soit balayé par le flux d'air d'extraction en mode chauffage et par un mélange composé du flux d'air d'extraction et d'un flux d'air extérieur dans le mode refroidissement.
Ainsi, dans le mode refroidissement, le premier échangeur de chaleur extérieur est traversé par un flux d'air à une température intermédiaire entre celle du flux d'air recyclé provenant de l'habitacle et celle du flux d'air extérieur, ce qui améliore les performances du refroidissement. Dans une première forme générale de réalisation, le second échangeur de chaleur extérieur est un échangeur air/liquide disposé dans le trajet d'un flux d'air extérieur réchauffé par une source de chaleur extérieure, par exemple par au moins un composant électrique du véhicule.
Ainsi, le second échangeur de chaleur extérieur est balayé directement par un flux d'air extérieur réchauffé.
Dans une seconde forme générale de réalisation, le second échangeur de chaleur extérieur est un échangeur de chaleur liquide/liquide monté dans un circuit de refroidissement servant à refroidir au moins un composant électrique et/ou le moteur électrique du véhicule.
Ainsi, l'échange thermique qui s'opère au niveau du second échangeur de chaleur extérieur s'effectue au travers d'un circuit de refroidissement.
Ce circuit de refroidissement est parcouru par un liquide de refroidissement et comprend une première branche dans laquelle est monté le second échangeur de chaleur extérieur, une seconde branche dans laquelle est monté un radiateur de refroidissement avec son ventilateur associé, et une vanne à trois voies propre à faire circuler le liquide de refroidissement au moins dans la première branche en mode chauffage, en sorte que le second échangeur de chaleur extérieur soit fonctionnel et à faire circuler le liquide de refroidissement seulement dans la seconde branche en mode refroidissement, en sorte que ce second échangeur de chaleur extérieur soit non fonctionnel.
Il en résulte que, dans le mode chauffage, le second échangeur de chaleur extérieur récupère l'énergie calorifique extérieure à l'habitacle au travers du circuit de refroidissement. Dans le mode refroidissement, le second échangeur de chaleur extérieur est rendu non fonctionnel.
Dans une première variante, le circuit de refroidissement précité sert à refroidir au moins un composant électrique du véhicule, tandis que le moteur électrique du véhicule est refroidi par un flux d'air séparé.
Dans cette variante, le flux d'air réchauffé par le moteur électrique n'est pas utilisé. Dans une autre variante, le circuit de refroidissement sert, là encore, à refroidir au moins un composant électrique du véhicule. Toutefois, le flux d'air de refroidissement du moteur électrique est mélangé au flux d'air d'extraction de l'habitacle pour alimenter le premier échangeur de chaleur extérieur, et cela uniquement dans le mode chauffage.
Dans une troisième variante de réalisation, le circuit de refroidissement sert, là encore, à refroidir au moins un composant électrique du véhicule, tandis que le radiateur monté dans la seconde branche du circuit est traversé par le flux d'air de refroidissement du moteur électrique.
Ainsi, en mode chauffage, l'énergie calorifique du moteur est récupérée au niveau du second échangeur de chaleur (au travers du circuit de refroidissement) et non pas au niveau du premier échangeur de chaleur extérieur, comme dans la première variante précitée.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est un schéma d'un dispositif selon une première forme de réalisation de l'invention, représentée en mode chauffage;
- la figure 2 est un schéma du même dispositif, représenté en mode refroidissement;
- la figure 3 est un schéma d'un dispositif selon une seconde forme de réalisation de l'invention, représenté en mode chauffage;
- la figure 4 est un schéma représentant le dispositif de la figure 3 en mode refroidissement; - la figure 5 est un schéma d'un dispositif selon une troisième forme de réalisation de l'invention, représenté en mode chauffage;
- la figure 6 est un schéma représentant le dispositif de la figure 5 en mode refroidissement;
- la figure 7 est un schéma d'un dispositif selon une quatrième forme de réalisation de l'invention, représenté en mode chauffage; et
- la figure 8 est un schéma représentant le dispositif de la figure 7 en mode refroidissement.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un dispositif pour régler la température dans l'habitacle H (représenté schématiquement en traits interrompus) d'un véhicule entraîné par un moteur électrique M. Le dispositif comprend un boîtier 10 de distribution d'air muni d'une entrée 12 pour de l'air provenant de l'extérieur de l'habitacle H et d'une entrée 14 pour de l'air recirculé provenant de l'intérieur de l'habitacle H. Le boîtier 10 comprend en outre une sortie 16 propre à distribuer de l'air chaud ou refroidi à l'intérieur de l'habitacle H.
A l'intérieur du boîtier 10 est logé un échangeur de chaleur intérieur 18 monté dans un circuit 20 parcouru par un fluide réfrigérant propre à passer de l'état liquide à l'état gazeux en absorbant de la chaleur, et de l'état gazeux à l'état liquide en cédant de la chaleur.
Le circuit 20 comprend un compresseur 22 dont l'entrée 24 et la sortie 26 sont reliées à une vanne 28 à quatre voies, laquelle se raccorde, d'une part à une conduite 30 menant à l'échangeur de chaleur 18, et d'autre part à une conduite 32 menant à un point A du circuit.
Dans la position de la figure 1, la vanne 28 met en communication la sortie 26 du compresseur avec la conduite 30 et l'entrée 24 du compresseur avec la conduite 32. Il en résulte que le fluide réfrigérant, à l'état gazeux, est comprimé par le compresseur 22 et est envoyé à l'échangeur de chaleur 18, qui joue le rôle de condenseur, pour y être condensé et céder ainsi de la chaleur à l'habitacle H. Le condenseur 18 est en outre relié à une conduite 34 qui aboutit à un point B du circuit.
Les points A et B sont reliés par deux conduites 36 et 38 disposées en parallèle et sur lesquelles sont montés respectivement un premier échangeur de chaleur extérieur 40 et un second échangeur de chaleur extérieur 42.
Entre le point B et l'échangeur de chaleur 40, la conduite 36 se divise en deux branches : une branche 36-1 comprenant un clapet anti-retour 37 autorisant la circulation du fluide de 1'échangeur 40 au point B, et une branche 36-2 dans laquelle est intercalé un détendeur 44. Entre l'échangeur 40 et le point A, la conduite 36 contient un capteur de température 46 relié par une liaison capillaire 48 au détendeur 44, ce dernier jouant ainsi le rôle de détendeur thermostatique.
Entre le point B et l'échangeur de chaleur 42, la conduite 38 se divise entre une première branche 38-1 sur laquelle est monté un clapet anti-retour 39 autorisant la circulation du fluide dans le sens de l'échangeur 42 au point B, et une branche 38-2 sur laquelle est monté un détendeur thermostatique 50. Ce dernier est relié à un capteur de température 52 placé sur la portion de la conduite 38 entre l'échangeur de chaleur 42 et le point A. Le capteur de température 52 est relié au détendeur 50 par l'intermédiaire d'une liaison capillaire 54.
Entre le capteur 52 et le point A est monté un clapet anti¬ retour 56 autorisant la circulation du fluide dans le sens de 1'échangeur de chaleur 42 vers le point A.
Sur la conduite 32 reliant la vanne 28 à quatre voies et le point A est montée une vanne 58 de limitation de pression propre à empêcher l'apparition de phénomènes de givrage sur l'échangeur de chaleur 40. L'échangeur de chaleur 40 est un échangeur du type air/liquide et est balayé par un flux d'air FI extrait de l'habitacle H et circulant dans une canalisation 60.
L'échangeur de chaleur 42 est balayé par un flux d'air F2 prélevé à l'extérieur de l'habitacle et réchauffé par une source de chaleur extérieure qui, dans l'exemple, comprend le compresseur 22 et au moins un composant électrique 62 désigné schématiquement par la référence E. Ce composant électrique peut comprendre par exemple les batteries électriques du véhicule, son circuit électronique de commande, etc.
Le flux d'air F2 circule à l'intérieur d'une conduite 64 et est avantageusement mis en mouvement par un moto-ventilateur 66.
De son côté, le moteur électrique M est refroidi par un flux d'air F3 circulant dans une canalisation 68 sous l'action d'un ventilateur 70. Toutefois, l'énergie calorifique ainsi produite par le moteur n'est pas récupérée.
Dans le cas de la figure 1, le dispositif fonctionne en mode chauffage. Le fluide réfrigérant à l'état gazeux est comprimé par le compresseur 22 et est envoyé à l'échangeur de chaleur intérieur 18 (qui joue le rôle de condenseur) où il se condense en produisant de la chaleur qui sert à échauffer un flux d'air envoyé dans l'habitacle. Le fluide gazeux à l'état liquide gagne ensuite le point B du circuit et se répartit entre les deux conduites 36 et 38. Dans la conduite 36, il passe d'abord au travers du détendeur 44 de la branche 36-2 avant de traverser l'échangeur de chaleur 40 et de gagner le point A.
Dans la conduite 38, le fluide réfrigérant à l'état liquide passe au travers du détendeur 50 de la branche 38-2 avant de traverser l'échangeur de chaleur 42 et de gagner le point A. Le fluide se vaporise dans les deux échangeurs 40 et 42 qui jouent le rôle d'évaporateurs. Le fluide gazeux provenant de 1'échangeur 40 passe ensuite au travers de la vanne 58 de limitation de pression avant de retourner au compresseur 22. La vanne 58 permet de limiter la pression d'évaporation de l'échangeur 40 à une valeur minimale prédéterminée pour que la température de l'air en sortie de l'échangeur 40 reste toujours positive, afin d'éviter les problèmes de givrage.
Cette solution permet d'éviter que la récupération de l'énergie calorifique contenue dans l'air d'extraction de l'habitacle ne soit réalisée au niveau de l'échangeur de chaleur 42 après mélange avec l'air extérieur froid et sec. Ceci permet de retarder également les phénomènes d'apparition de givrage au niveau de l'échangeur de chaleur 42. On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre le même dispositif en mode refroidissement. La position de la vanne 28 est inversée, en sorte que la sortie 26 du compresseur est en communication avec la conduite 32, tandis que son entrée 24 est en communication avec la conduite 30. Le fluide réfrigérant à l'état gazeux est comprimé par le compresseur 22 et est envoyé au point A du circuit. De là, le fluide se répartit entre les branches 36 et 38. Dans la branche 36, il traverse d'abord le clapet 56 puis l'échangeur de chaleur 40 (jouant le râle de condenseur) où le fluide se condense à l'état liquide. Ensuite, il traverse la branche 36-1 contenant le clapet anti-retour 37.
Dans la branche 38, le fluide réfrigérant à l'état gazeux traverse d'abord l'échangeur de chaleur 42 (jouant le rôle de condenseur) où il se condense à l'état liquide avant de traverser le clapet 39.
Le fluide parvient ensuite au point B et de là gagne l'échangeur de chaleur intérieur 18 qui joue alors le rôle d'évaporateur.
Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, le dispositif prélève de l'énergie calorifique du flux d'air envoyé dans l'habitacle pour le refroidir et cède cette énergie aux échangeurs de chaleur extérieurs 40 et 42.
Dans la forme de réalisation de la figure 3, à laquelle on se réfère maintenant, les éléments communs avec ceux des figures I et 2 sont désignés par les mêmes références. Le compresseur 22 est placé dans la canalisation 60 véhiculant le flux d'air Fi extrait de l'habitacle. Dans la conduite 60 est placé le ventilateur 66 qui était placé à 1 'intérieur de la canalisation 64 dans le cas des figures 1 et . Il est toutefois à noter que le ventilateur 66 est arrêté en mode chauffage (figure 3) et ne fonctionne que dans le mode refroidissement (figure 4) .
La canalisation 60 est munie d'une entrée d'air 72 pour l'air d'extraction de l'habitacle et d'une entrée d'air 74 pour de l'air extérieur, cette entrée d'air 74 étant contrôlée par un volet d'alimentation 76. Dans le mode chauffage (figure 3), le volet 76 est fermé pour que l'échangeur de chaleur 40 soit alimenté uniquement par de l'air extrait de l'habitacle. Dans le mode refroidissement (figure 4) , le volet 76 est en position ouverte de manière que l'échangeur de chaleur 40 soit alimenté par un mélange d'air intérieur extrait de l'habitacle (air recirculé) et d'air extérieur prélevé à l'extérieur de 1 'habitacle.
Dans la forme de réalisation des figures 3 et 4, le second échangeur de chaleur extérieur 42 est un échangeur du type liquide/liquide. L'échangeur 42 est monté dans un circuit de refroidissement 78 servant à refroidir au moins un composant électrique 62 (désigné schématiquement par la lettre E) . Le circuit de refroidissement 78 est parcouru par un liquide de refroidissement (généralement de l'eau additionnée d'antigel).
II comprend une première branche 80 dans laquelle est monté l'échangeur de chaleur 42, une seconde branche 82 dans laquelle est monté un radiateur de refroidissement 84 avec son ventilateur associé 86, et une vanne à trois voies 88 propre à faire circuler le liquide de refroidissement dans la première branche 80 dans le mode chauffage (figure 3) et dans la seconde branche 82 dans le mode refroidissement (figure 4) . Le circuit 78 comprend en outre une branche commune 90 sur laquelle est monté le composant électrique 62 et une pompe à eau P. Dans le mode chauffage, l'échangeur de chaleur intérieur 18 joue le rôle d'un condenseur comme dans la forme de réalisation des figures 1 et 2.
De son côté, l'échangeur de chaleur extérieur 40 joue alors le rôle d'un évaporateur et récupère une partie de l'énergie calorifique de l'air extrait de l'habitacle et du compresseur 22.
Toujours dans le mode chauffage, l'échangeur de chaleur 42 joue le rôle d'évaporateur en récupérant, au travers du circuit de refroidissement 78, de l'énergie calorifique extérieure à l'habitacle, cette énergie étant fournie notamment par le ou les composant(s) électrique(s) 62.
Il est à noter que, comme dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, l'énergie calorifique produite par le moteur M du véhicule n'est pas récupérée.
Dans le mode refroidissement représenté à la figure 4, le sens de circulation du fluide réfrigérant est inversé et 1'échangeur de chaleur intérieur 18 joue le rôle d'évaporateur, tandis que l'échangeur de chaleur 40 joue le rôle de condenseur. Ce dernier est alors traversé par un mélange d'air recirculé provenant de l'habitacle et d'air extérieur à l'habitacle.
Par contre, l'échangeur de chaleur 42 est rendu inopérant puisque le liquide de refroidissement du circuit 78 circule seulement dans la seconde branche 82 et dans la branche commune 90. Le ou les composant(s) électrique(s) du véhicule est(sont) refroidi(s) par le radiateur 84 et son ventilateur associé 86.
On se réfère maintenant aux figures 5 et 6 qui représentent une variante du dispositif des figures 3 et 4. Les éléments communs à ceux des figures précédentes sont désignés par les mêmes références.
Dans cette variante, la canalisation 68 véhiculant l'air de refroidissement du moteur électrique m est couplée à l'entrée 74 de la canalisation 60 aboutissant à l'échangeur de chaleur 40. Le ventilateur 70 associé au moteur électrique M est logé dans une conduite latérale 92 qui aboutit à l'entrée 74 de la canalisation 60. La canalisation 60 est également pourvue d'une entrée 94 pour de l'air extérieur. L'entrée de la canalisation 60 est contrôlée par deux volets 96 et 98.
En position chauffage (figure 5) , les volets 96 et 98 permettent à l'air réchauffé par le moteur électrique m de se mélanger au flux d'air recyclé provenant de l'habitacle pour alimenter ainsi l'échangeur de chaleur 40.
Dans le mode refroidissement (figure 6) , les volets 96 et 98 permettent à la fois de diriger l'air de refroidissement du moteur électrique directement vers l'extérieur grâce au motoventilateur 70 qui est mis en route et également d'alimenter avec de l'air extérieur l'échangeur extérieur 40. Ce dernier est alors alimenté par un mélange d'air recirculé provenant de l'habitacle et d'air extérieur provenant de l'extérieur de l'habitacle.
Dans la forme de réalisation des figures 5 et 6, le mode de fonctionnement du second échangeur de chaleur extérieur 42 est identique au cas précédent. Celui-ci n'est opératoire que dans le mode de chauffage comme représenté à la figure 5. On se réfère maintenant à la variante des figures 7 et 8.
Cette dernière s'apparente à la variante des figures 3 et 4 et les éléments communs sont désignés par les mêmes références.
L'alimentation de l'échangeur de chaleur 40 est identique au cas des figures 3 et 4 l'échangeur de chaleur 40 est alimenté uniquement par de l'air recirculé extrait de l'habitacle dans le mode chauffage (figure 7) et par un mélange d'air recirculé extrait de l'habitacle et d'un mélange extérieur provenant de l'extérieur de l'habitacle dans le mode refroidissement (figure 8).
La différence essentielle concerne ici l'échangeur de chaleur 42. Celui-ci est toujours intégré dans un circuit de refroidissement 78 comprenant deux branches 80 et 82, une branche commune 90 et une vanne à trois voies 88.
Dans cette variante, la pompe à eau P et les composants électriques 62 sont montés dans la seconde branche 82. Le radiateur 84 et le ventilateur 86 sont logés dans une canalisation 100 qui est traversée également par l'air chaud ayant servi au refroidissement du moteur M. Dans le mode chauffage (figure 7) , la vanne 88 occupe une position telle que le liquide de refroidissement parcourt à la fois la branche 80 et la branche 82, sans passer par la branche 90. Le radiateur 84 permet alors d'apporter au circuit de refroidissement 78 une partie de l'énergie calorifique issue du refroidissement du moteur électrique.
Cette énergie calorifique est récupérée au niveau de l'échangeur de chaleur 42 qui joue alors le rôle d'évaporateur. Dans le mode de refroidissement (figure 8) , la vanne 88 occupe une position telle que le liquide de refroidissement parcourt la première branche et la branche 90, sans traverser 1'échangeur de chaleur 42. Le circuit de refroidissement contribue alors au refroidissement du moteur électrique M.
Dans le mode chauffage, le circuit de refroidissement récupère également une partie de l'énergie calorifique dégagée par le ou les composant (s) électrique(s) du véhicule. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes.

Claims

Revendications
1.- Dispositif de réglage de la température dans l'habitacle (H) d'un véhicule à moteur électrique, comprenant un circuit (20) parcouru par un fluide réfrigérant qui circule, sous l'action d'un compresseur (22), entre un échangeur de chaleur intérieur (18) disposé dans le trajet d'un flux d'air vers l'habitacle et un échangeur de chaleur extérieur (40,42), ainsi que des moyens (28) d'inversion du sens de circulation du fluide réfrigérant, en sorte que l'échangeur de chaleur intérieur et l'échangeur de chaleur extérieur fonctionnent respectivement comme évaporateur et comme condenseur dans un mode refroidissement et respectivement comme condenseur et comme évaporateur dans un mode chauffage, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un premier échangeur de chaleur extérieur (40) disposé dans le trajet d'un flux d'air d'extraction (FI) provenant de l'habitacle (H), et
- un second échangeur de chaleur extérieur (42) qui, au moins dans le mode chauffage, est propre à échanger de la chaleur avec une source de chaleur extérieure à l'habitacle (H).
2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur extérieur (40) et le second échangeur de chaleur extérieur (42) sont montés en parallèle dans le circuit (20) du fluide réfrigérant.
3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur extérieur (40) et le second échangeur de chaleur extérieur (42) sont montés en série dans le circuit (20) du fluide réfrigérant.
4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur extérieur (40) comprend des moyens (58) pour limiter sa pression d'évaporation à une valeur minimale lors qu'il fonctionne comme évaporateur en mode de chauffage.
5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de limitation de pression comprennent une vanne (58) de limitation de pression.
6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur extérieur (40) est un échangeur air/liquide disposé dans le trajet du flux d'air d'extraction (Fl) provenant de l'habitacle. •
7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur extérieur '(40) est balayé seulement par le flux d'air d'extraction (FI) aussi bien en mode chauffage qu'en mode refroidissement.
8.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur extérieur (40) est balayé par le flux d'air d'extraction (FI) en mode chauffage et par un mélange composé du flux d'air d'extraction (Fl) et d'un flux d'air extérieur (F2) dans le mode refroidissement.
9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur extérieur
(42) est un échangeur air/liquide disposé dans le trajet d'un flux d'air extérieur (F2) réchauffé par une source de chaleur extérieure, par exemple au moins un composant électrique (62) .
10.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le second échangeur de chaleur extérieur
(42) est un échangeur de chaleur liquide/liquide monté dans un circuit de refroidissement (78) servant à refroidir au moins un composant électrique (62) et/ou le moteur électrique (M) du véhicule.
11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (78) est parcouru par un liquide de refroidissement circulant dans une première branche (80) dans laquelle est monté le second échangeur de chaleur extérieur (42) , une seconde branche (82) dans laquelle est monté un radiateur de refroidissement (84) avec son ventilateur associé (86) et une vanne trois voies (88) propre à faire circuler le liquide de refroidissement au moins dans la première branche (80) en mode chauffage, en sorte que le second échangeur de chaleur extérieur (42) soit fonctionnel et seulement dans la seconde branche (82) en mode refroidissement, en sorte que le second échangeur de chaleur extérieur (42) soit non fonctionnel.
12.- Dispositif selon la revendication il, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (78) sert à refroidir au moins un composant électrique (62) du véhicule le moteur électrique (M) du véhicule étant refroidi par un flux d'air séparé.
13.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (78) sert à refroidir au moins un composant électrique (62) du véhicule, tandis que le flux d'air de refroidissement du moteur électrique est mélangé au flux d'air d'extraction (Fl) de l'habitacle pour alimenter le premier échangeur de chaleur extérieur (40) , uniquement dans le mode chauffage.
14.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement (78) sert à refroidir au moins un composant électrique (62) du véhicule et en ce que le radiateur (84) monté dans la seconde branche (82) du circuit (78) est traversé par le flux d'air de refroidissement du moteur électrique (M) .
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