WO2008107623A2 - Systeme et procede de gestion d'energie d'un vehicule automobile - Google Patents

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WO2008107623A2
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Renault SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00935—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising four way valves for controlling the fluid direction

Definitions

  • the present invention relates to the automotive field, and more particularly the management of heat energy on board a motor vehicle equipped with an internal combustion engine.
  • One of these strategies is to recirculate a portion of the exhaust gas from combustion using a partial exhaust gas recirculation (EGR) line.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • Another strategy for reducing the emission of particulate pollutants by reducing fuel consumption is to cool the air at the outlet of a compressor supplying the engine.
  • DH REPLACEMENT ⁇ Ri ⁇ ® 2S higher than that in stabilized temperature regime.
  • the temperature in the combustion chambers of the engine is low, which leads to poor combustion and the generation of polluting particles.
  • a Rankine cycle circuit replacing the conventional refrigeration loop designed to transfer calories or frigories in the passenger compartment. of the motor vehicle.
  • Such a Rankine cycle circuit is thermally coupled with the engine cooling circuit so as to recover and recover the calories of the coolant when it reaches a predetermined temperature.
  • the internal combustion engine described in this document has the disadvantage of requiring relatively large modifications of the existing refrigerating loop in order to allow valorization of the calories conveyed by the engine coolant during certain phases of operation thereof. This generates an additional cost in the manufacture of the engine.
  • the present invention therefore aims to remedy this drawback.
  • the present invention also aims to provide a motor vehicle energy management system that is particularly effective, economical and compact,
  • the invention comprises a system for managing the energy of a motor vehicle comprising a reversible refrigerating loop with a flow of a fluorogenic fluid, means for reversing the cycle of operation of the loop.
  • the inversion means consist of a four-way valve of the reversible refrigerating loop.
  • the system further comprises at least a second hot source comprising a heat exchanger through which the gases intended to be admitted inside the engine of the motor vehicle.
  • Such an arrangement makes it possible to increase the operating efficiency of the engine by increasing the temperature of the gases admitted inside it during a cold start phase. During operation in steady state, this arrangement also makes it possible to cool the intake air and the exhaust gas reintroduced inside the engine to a particularly low temperature,
  • REPLACEMENT FEOSLLE (Rule which decreases the combustion temperature inside the cylinders and reduces the emission of the polluting particles.
  • the system further comprises at least one heat exchanger adapted to allow the condensation of the refrigerant liquid.
  • the heat exchanger is an exchanger for heating the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the system includes a conduit for supplying refrigerant fluid from the heat exchanger provided between the inverting means and the energy recovery means, directly downstream thereof, considering the direction of circulation of the refrigerant in caloric recovery mode of said fluid.
  • the first heat source is mounted between the inversion means and the energy recovery means, directly upstream thereof, considering the direction of flow of the refrigerant in the calorization mode. said fluid.
  • the first hot source is mounted between a refrigerant circulation pump and at least a second hot source.
  • the first hot source is mounted downstream of at least one second hot source.
  • the first hot source comprises a heat exchanger through which the refrigerant and a heat transfer fluid of the engine of the motor vehicle.
  • the first hot source comprises a heat exchanger through which the refrigerant and exhaust gases from the engine of the motor vehicle.
  • the device comprises a refrigerant circulation pump disposed immediately downstream of a heat exchanger adapted to allow the condensation of the refrigerant liquid.
  • the system comprises an isolation valve of the main circuit and the auxiliary circuit of a cooling circuit of the engine of the motor vehicle.
  • the invention also relates to a method of energy management of a motor vehicle using a reversible refrigerating loop comprising means for reversing the direction of circulation of a refrigerant refrigerant loop for heating or cooling the cabin of the vehicle, in which the calories conveyed by the refrigerant are recovered from the expansion of said refrigerant in the vapor state by positioning the reversal means of the refrigerating loop in a position identical to that corresponding to the mode to warm the vehicle interior.
  • FIGS. 1 to 3 illustrate a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a detail view of the embodiment of FIGS. 1 to 3, and FIGS. 5 to 10 respectively illustrate second, third, fourth, fifth, sixth and seventh embodiments of the invention.
  • Figures 1 to 3 show the general architecture of a power management system for a motor vehicle equipped
  • REPLACEMENT FEUSLLE (Rule 26) an internal combustion engine, designated by the general reference numeral 10, which comprises a cooling circuit 12 of the engine and a reversible refrigerating loop 14.
  • the cooling circuit 12 is provided with a main heat transfer fluid circuit comprising a pump 16 allowing the circulation of said fluid and a radiator 18 mounted in parallel with the pump 16.
  • the coolant is conveyed by a pipe 20 of the main circuit and passes through the combustion engine 22 of the vehicle, then divides into two flows.
  • a first flow passes through a branch line 24 in relation to the line 20.
  • a second flow is directed in a branch line 26 with respect to the line 20 which comprises the radiator 18, for example an air / water heat exchanger. whose inlet is more or less closed by a thermostat 28.
  • the first and second flows then return to the pump 16.
  • the pipe 24 forms a bypass branch to short circuit the radiator 18.
  • the cooling circuit 12 also comprises an auxiliary heat transfer fluid circuit branched on the main circuit, and more precisely on the branch 26.
  • the auxiliary circuit is provided with a pump 30 for the circulation of the coolant, a first heat exchanger 32 mounted downstream of said pump, a second and third heat exchangers 34, 36 mounted in shunt with respect to the first heat exchanger 32, and a heater 38 bypassing with respect to the second and third exchangers of heat 34,36.
  • the coolant is conveyed by a pipe 40 in connection with the pipe 26 of the main coolant circuit, and passes through the heat exchanger.
  • SUBSTITUTE SHEET (Rule 2S) heat 32 of the air / water type.
  • the heat exchanger 32 is crossed on the one hand by the coolant of the cooling circuit 12 and on the other hand by the exhaust gases from the combustion engine 22 and schematically illustrated by the arrow 42, as will be described in more detail later.
  • an isolation valve 44 is provided between the main circuit and the heat transfer fluid auxiliary circuit. More specifically, the valve 44 is disposed on a branch 45 connecting the pipes 26 and 40. In a closed position of the isolation valve 44, the heat transfer fluid from the pipe 40 passes through a pipe 47 and separates into two flows, a first flow passing through a pipe 46 in parallel with the pipe 40 and passing through the second heat exchanger 34 in series, then the third heat exchanger 36. The second flow through a conduit 48 bypassing the line 46 up to the heater 38. The first and second flows then return to the pump 30, via a conduit 49.
  • the heat exchangers 34 and 36 are of the air / water type.
  • the heat exchanger 34 is traversed by the heat transfer fluid conveyed through the pipe 46 and by the air intended to be admitted inside the combustion engine 22 and illustrated by the arrow 50.
  • the third heat exchanger 36 is as for him crossed by the coolant and by a part of the exhaust gases resulting from the combustion of the engine 22 and intended to be reintroduced at the intake of said engine. This flow of exhaust gas is illustrated in the figure by the arrow 52.
  • the heater 38 is for example an air / water type exchanger.
  • a fan 54 is capable of bringing a flow of air, illustrated by the arrow 56, on the heater 38.
  • the air flow 56 is intended to be drawn inside the passenger compartment of the motor vehicle
  • a fan 58 is capable of bringing a flow of air, illustrated by the arrow 59, onto the radiator 18.
  • the refrigerating loop 14 comprises a first heat exchanger 60, an expansion element 62, a second heat exchanger
  • the first and second heat exchangers 60 and 64 are of the air / refrigerant type.
  • the heat exchanger 60 is traversed by the refrigerant of the refrigerating loop 14 and by the air flow 59 conveyed by the fan 58.
  • the air flow 59 passes in series through the heat exchanger 60 of the refrigerating loop and the heat exchanger 18 of the cooling circuit 12.
  • the heat exchanger 64 is traversed by the air flow 56 conveyed by the fan 54.
  • the heat exchanger 64 is disposed upstream of the heat exchanger 38 of the cooling circuit 12, considering the flow direction of the air flow 56.
  • the air flow 56 supplied by the fan 54 passes in series through the heat exchanger 64, then the heat exchanger 38.
  • the refrigerating loop comprises also reversing means 68 of the refrigerant circulation direction - in the refrigerating loop 14 so as to reverse the operating cycle thereof.
  • the inversion means consist of a four-way valve. In cooling mode, as shown in FIG. 1, the refrigerant set in motion by the compressor machine 66 is conveyed by a pipe 70 which is placed in fluid communication with a pipe 72 on which the heat exchanger is arranged. heat 60, through the means
  • the heat exchanger 60 acting as a condenser, releases calories to the outside.
  • heat 64 which acts as an evaporator allows the cooling of the air flow 56 to be drawn inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the flow direction of the refrigerant is reversed through the inverting means 68.
  • the pipe 70 is in fluid communication with the pipe 74, the pipe 76 being in turn in communication with the pipe 72.
  • the heat exchanger 64 acts as a condenser while the heat exchanger 60 acts as an evaporator. The heat exchanger 64 then allows to heat the air flow 56 for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the cooling loop 14 is here thermally coupled with the cooling circuit 12 of the engine 22.
  • it comprises a heat exchanger 80 traversed at the same time by the refrigerant flow of the refrigerating loop 14 and by the heat transfer fluid of the cooling circuit. 12.
  • the heat exchanger 80 is located between the compressor 66 and the inverting means 68.
  • the heat exchanger 80 is disposed between the pipe 47 and
  • the refrigerating loop 14 also comprises a bypass branch 82 mounted on the one hand at the outlet of the exchanger 60, and on the other hand at the outlet of the heat exchanger 64, considering the circulation of the refrigerant fluid. .
  • the branch 82 comprises, at each end, a closing valve 84, 86.
  • Branch branch 82 is also provided with a pump 88 for the circulation of refrigerant, a heat exchanger 90 downstream of said pump and traversed by flow 52 of exhaust gas to be reintroduced to the internal combustion engine 22, and a heat exchanger 92 traversed by the refrigerant and by the air flow 50 also intended to be admitted to the interior of the engine
  • the air flow 50 passes in series the heat exchanger 34 of the cooling circuit 12 and the heat exchanger 92.
  • the air flow 52 passes in series through the heat exchanger 36, then the heat exchanger 90.
  • the heat exchanger 92 is located between the heat exchanger 90 and the closing valve 86.
  • the refrigerating loop 14 also comprises a pipe 94 mounted in branch on the branch 82.
  • the branch 94 is connected on the one hand between the closing valve 84 and the pump 88 and on the other hand between said pump and the heat exchanger 90.
  • the pump 88, the heat exchangers 60, 80, 90 and 92 as well as the inverting means 68 and the machine 66 are used in a third mode of operation of the refrigerating loop 14, in which the calories produced by the refrigerant are evaluated. combustion engine 22 and then conveyed by the refrigerant, after heat transfer.
  • a mode is generally called Rankine mode.
  • the refrigerant circulated by the pump 88 is conveyed to the heat exchanger 90, then the heat exchanger 92, and then to the pipe 74 which is put in communication fluidic with the pipe 70, by the conversion means 68.
  • the refrigerant passes through the heat exchanger 80 and is sent to the machine 66.
  • the passage of the refrigerant through the heat exchangers 90, 92 and 80 allows to heat the refrigerant at high pressure and to pass it from the liquid phase to the vapor phase.
  • the refrigerant then relaxes inside the machine 66, which then acts as a turbine driven in rotation by the refrigerant.
  • the machine 66 thus forms a means of energy recovery.
  • This energy can for example be recovered in a mechanical form by rotating a supercharging air compressor, a cooling water pump, the circulation pump 88, etc.
  • the energy rotation can also be recovered in electrical form via an alternator which is driven by the turbine machine 66.
  • the machine 66 is thus a reversible machine capable, when it is traversed in one direction, of compressing a fluid in the vapor phase, and when it is traversed in the opposite direction to relax the fluid in the vapor phase and thus to recover the energy of relaxation.
  • valves 98, 100 are closed.
  • the valve 98 is disposed upstream of the expansion element 62, considering the direction of circulation of the refrigerant in refrigeration mode.
  • the valve 100 is disposed downstream of the heat exchanger 64, considering the same direction of circulation.
  • cooling mode and heat pump mode the valves 84 and 86 are closed.
  • a first phase of operation of the system 10 may consist of actuating the pump 30 to move the cooling fluid of the cooling circuit 12 through the heat exchanger 32 traversed by the flow 42 exhaust gas.
  • the rise in temperature of the heat transfer fluid and therefore of the motor 22, of the air flow 50 passing through the heat exchanger 34 and intended to be reintroduced inside the engine 22, pt of the air flow 56 is accelerated. intended to be drawn from inside the motor vehicle.
  • the heat pump mode of the cooling loop can be activated in order to accelerate the rise in temperature of the air of the passenger compartment, and possibly the temperature of the air flow 50 intended to be admitted to the room. inside the combustion engine 22 as a function of the open state of the valves 84, 86.
  • a second phase may consist of to use the calorie utilization mode.
  • the refrigerant is heated and evaporated through the heat exchangers 90, 92 and the heat exchanger 80.
  • SUBSTITUTE SHEET (Rule 28) exchangers 80, 90 and 92 form hot springs.
  • the machine 66 is then rotated by the expansion of the refrigerant and operates as a turbine for energy recovery.
  • the flows 50, 52 of gas intended for the admission of the engine 22 are cooled, their calories being taken up by the refrigerant, thus contributing to the reduction of the consumption and the emissions of pollutant particles.
  • the flow of air 56 intended to be drawn inside the passenger compartment of the motor vehicle is heated as it passes through the heat exchanger 38 thanks to the heat transfer fluid.
  • valve 44 of the cooling circuit may optionally be closed in order to isolate the motor 22 from the heat exchangers 32, 34, 36, 80 and 38. Under these conditions, the pumps 16 and 30 operate. This makes it possible to increase the temperature of the coolant passing through the heat exchangers 32, 34, 36 and 80 and the heater 38, which increases the efficiency of the heat recovery mode and the temperature inside the passenger compartment of the vehicle. .
  • This valve 44 can remain open if it is preferred to exploit in addition the calories delivered for the engine 22.
  • a first phase of operation may consist of actuating the pump 30 to put in motion the fluid cooling circuit 12 through the heat exchanger 32 traversed by the flow 42 of exhaust gas. The temperature rise of the coolant and the motor 22, and the flow of air 50 passing through the heat exchanger 34, are thus accelerated.
  • the cooling mode can be activated in order to accelerate the heating of the cabin air, and possibly cool to a relatively low temperature.
  • the pump 88 can be started to recover calories via the machine 66 in Rankine mode.
  • the isolation valve 44 of the cooling circuit 12 may be closed in order to increase the temperature of the heat transfer fluid passing through the heat exchangers 32, 34, 36 and 80, and thus to increase the efficiency of this operating mode by increasing the calories then transferred to the refrigerant.
  • the flows 50, 52 of gas intended for the admission of the engine 22 are cooled, thus contributing to the reduction of the consumption and the emissions of pollutant particles.
  • FIG. 4 shows the positioning of the heat exchanger 32 which is traversed by the exhaust gases from the internal combustion engine and conveyed through an exhaust manifold 43. More specifically, the exhaust manifold 43 divides into two branches 43a and 43b, the heat exchanger 32 being disposed on the branch 43a. A three-way valve 43c is provided upstream of the heat exchanger 32, considering the flow direction of the exhaust gas inside the exhaust pipe 43 to short-circuit on said exchanger. It is thus possible to control the amount of exhaust gas passing through the heat exchanger 32. An alternative is to place the exchanger 32 directly on the pipe 43 of the exhaust gases and thus not to divide this pipe 43 into two branches. 43 a and
  • SUBSTITUTE SHEET (Rule 21 directly to the pipe 76.
  • the pipe 82 is connected to the inversion means 68.
  • the pipe 74 is provided between the reversing means 68 and the machine 66, directly downstream of the latter by considering the direction of circulation of the refrigerant in calorization mode, or upstream of it considering the direction of circulation of the refrigerant in cooling mode as shown in Figure 5 or in heat pump mode. ,
  • the heat exchanger 64 can be used as a condenser, which further increases the efficiency of the system 10 and simultaneously heat the air to be pulsed inside the motor vehicle when necessary.
  • the air passing through the exchanger 92 can be heated during the first moments after the cold start, while the air supplied to the passenger compartment can be cooled through the heat exchanger 64.
  • FIG. 6 differs from the embodiment of FIGS. 1 to 3 in that the heat exchanger 80 is mounted on the refrigerating loop 16 between the pump 88 and the heat exchanger 90.
  • FIG. 8 differs from the embodiment of FIG. 6 in that the heat exchanger 80 is traversed directly by the flow of exhaust gas illustrated by the arrow 42.
  • the pump 30 and the heat exchanger are traversed directly by the flow of exhaust gas illustrated by the arrow 42.
  • SHEET OF REBHPUCEHEMT (RO 9 I 9 2G) heat 32 are removed.
  • the calories are recovered directly on the exhaust line of the combustion engine 22, ie without passing through the cooling circuit 12.
  • An alternative embodiment consists in using the flow of the cooling circuit as a cold source, c that is, placing the exchanger 60 on the cooling circuit, preferably on a branch in which the temperature is the coldest.
  • the embodiment illustrated in FIG. 9 differs from that of FIG. 7 in that the pump 88 is disposed directly downstream of the heat exchanger 60, considering the direction of circulation of the refrigerant in cooling mode, and that the regulator 96 is removed.
  • the pump 88 is in the cooling mode or in the heat pump mode driven in rotation by the expansion of said fluid.
  • the energy can be used for example to participate in the drive of the air conditioning compressor, or be recovered in electrical form through an alternator.
  • the pump 88 disposed between the heat exchanger and the pipe 82 thus functions as a pressure reducer.
  • the variant of the embodiment illustrated in FIG. 10 differs from the embodiment of FIG. 9 in that the pump 88 is connected in parallel with the pipe 72 via a four-way valve 102 arranged between the heat exchanger heat 60 and the pipe 82.
  • the flow direction of the refrigerant in the pump 88 also forming expander is different depending on the operating mode of the system. One can thus choose a direction of flow through the pump 88 forming expander, i.e. in cooling mode on a heat pump mode, and an inverted circulation direction through the pump 88 in Rankine mode.
  • the energy recovery through the pump 88 forming the expander during the cooling mode or during the heat pump mode is also accompanied by an improvement in the performance of the system 10 thanks to the fact that the relaxation of the pump 88 is isentropic type.
  • the structure of the system according to the invention it is possible to use a conventional reversible refrigerating loop in order to obtain an optimization of the calories produced by the engine, in a particularly simple, efficient and economical manner, by using the same circulation circuit, the same fluid refrigerant and common components.

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Abstract

Le système de gestion d'énergie d'un véhicule automobile comprend une boucle frigorifique (14) réversible avec circulation d'un fluide frigorigène, des moyens d'inversion (68) du cycle de fonctionnement de la boucle frigorifique mobiles entre une posit ion en mode frigorifique et une position en mode pompe à chaleur, au moins une première source chaude (80) apte à évaporer le fluide frigorigène, et un moyen de récupération (66) d'énergie à partir de la détente du fluide frigorigène à l'état de vapeur, les moyens d'inversion (68) étant aptes à permettre un écoulement du fluide frigorigène de la première source chaude (80) en direction du moyen de récupération (66), lorsqu'ils sont dans une position identique à celle correspondant au mode pompe à chaleur, pour obtenir un fonctionnement selon un mode de valorisation des calories véhiculées par le fluide frigorigène.

Description

Système et procédé de gestion d'énergie d'un véhicule automobile.
La présente invention concerne le domaine automobile, et plus particulièrement la gestion de l'énergie calorifique à bord d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne.
On cherche à l'heure actuelle à diminuer au maximum les émissions polluantes de moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. Les restrictions d'émission de polluants à l'échappement des moteurs nécessitent le développement de stratégies de dépollution de plus en plus efficaces.
L'une de ces stratégies consiste à faire recirculer une partie des gaz d'échappement issus de la combustion au moyen d'une conduite de recirculation partielle des gaz d'échappement (EGR). La réintroduction des gaz d'échappement à l'admission du moteur permet en effet de diminuer la température de combustion à l'intérieur des cylindres et donc de définir un compromis entre l'émission des particules et l'émission d'oxydes d'azote NOx.
Une autre stratégie permettant la diminution de l' émission de particules polluantes par réduction de la consommation en carburant consiste à refroidir l'air en sortie d'un compresseur d' alimentation du moteur.
Pour diminuer la consommation en carburant d'un véhicule automobile, il est également possible d'exploiter les calories produites par le moteur à combustion interne, par exemple pour augmenter rapidement la température du moteur et celle de l'huile de lubrification pendant une phase de démarrage à froid. En effet, lors d'un démarrage à froid, l'huile de lubrification présente une viscosité relativement importante, ce qui rend difficile l'entraînement des organes mécaniques et génère une consommation de carburant
PEOiILE DH REMPLACEMENT {Ri≠® 2S) supérieure à celle en régime de température stabilisé. En outre, lors d'un tel démarrage à froid, la température dans les chambres de combustion du moteur est basse, ce qui conduit à une mauvaise combustion et à la génération de particules polluantes. Pour exploiter ou valoriser les calories produites par le moteur à combustion interne, il est possible de prévoir un moteur à combustion interne équipé d'un circuit à cycle de Rankine remplaçant la boucle frigorifique classique prévue pour transférer des calories ou des frigories dans l'habitacle du véhicule automobile. Un tel circuit à cycle de Rankine est couplé thermiquement avec le circuit de refroidissement du moteur de manière à récupérer et valoriser les calories du fluide de refroidissement lorsque celui-ci atteint une température prédéterminée. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer au brevet américain US 6, 928, 820. < Le moteur à combustion interne décrit dans ce document a notamment pour inconvénient de nécessiter des modifications relativement importantes de la boucle frigorifique existante afin de permettre une valorisation des calories véhiculées par le liquide de refroidissement du moteur, lors de certaines phases de fonctionnement de celui-ci. Ceci engendre un surcoût au niveau de la fabrication du moteur.
La présente invention vise donc à remédier à cet inconvénient. La présente invention a encore pour but de prévoir un système de gestion d'énergie pour véhicule automobile qui soit particulièrement efficace, économique et compact,
Selon un premier aspect, l'invention co'ncerne un système de gestion d' énergie d'un véhicule automobile comprenant une boucle frigorifique réversible avec circulation d'un fluide fπgorigène, des moyens d'inversion du cycle de fonctionnement de la boucle
FEUILLE BE ^PLACEMENT (R&glp 2S) frigorifique mobiles entre une position en mode frigorifique et une position en mode pompe à chaleur, au moins une - première source chaude apte à évaporer le fluide frigorigène, et un moyen de récupération d'énergie à partir de la détente du fluide frigorigène à l'état de vapeur, les moyens d'inversion étant aptes à permettre un écoulement du fluide frigorigène de la première source chaude en direction du moyen de récupération, lorsqu'ils sont dans une position identique à celle correspondant au mode pompe à chaleur, pour obtenir un fonctionnement selon un mode de valorisation des calories véhiculées par le fluide frigorigène.
Ainsi, il devient possible d'obtenir un système de gestion d'énergie particulièrement économique dans lequel la valorisation de calories est commandée par la position des moyens d'inversion existants de la boucle frigorifique réversible de manière à permettre un écoulement du fluide frigorigène de la source chaude en direction du moyen de récupération d'énergie.
Avantageusement, les moyens d'inversion sont constitués par une vanne quatre voies de la boucle frigorifique réversible.
Dans un mode de réalisation, le système comprend en outre au moins une seconde source chaude comprenant un échangeur de chaleur traversé par les gaz destinés à être admis à l'intérieur du moteur thermique du véhicule automobile.
Une telle disposition permet d'accroître l' efficacité de fonctionnement du moteur en augmentant la température des gaz admis à l'intérieur de celui-ci, lors d'une phase de démarrage à froid. Lors d'un fonctionnement en régime stabilisé, cette disposition permet, en outre, de refroidir à une température particulièrement basse l'air admis ainsi que des gaz d'échappement réintroduits à l'intérieur du moteur,
FEOSLLE DE REMPLACEMENT (Règle ce qui diminue la température de combustion à l'intérieur des cylindres et réduit l' émission des particules polluantes.
De préférence, le système comprend en outre au moins un échangeur de chaleur apte à permettre la condensation du fluide frigorigène en liquide.
Avantageusement, Péchangeur de chaleur est un échangeur pour le chauffage de l'habitacle du véhicule automobile.
Dans un mode de réalisation, le système comprend une conduite pour l'alimentation en fluide frigorigène de l'échangeur de chaleur prévue entre les moyens d'inversion et le moyen de récupération d' énergie, directement en aval de celui-ci en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode de valorisation des calories dudit fluide.
Dans un mode de réalisation, la première source chaude est montée entre les moyens d'inversion et le moyen de récupération d' énergie, directement en amont de celui-ci en considérant le sens de circulation ^du fluide frigorigène en mode de valorisation des calories dudit fluide.
Dans un mode de réalisation, la première source chaude est montée entre une pompe de mise en circulation du fluide frigorigène et au moins une seconde source chaude.
Dans un mode de réalisation, la première source chaude est montée en aval d'au moins une seconde source chaude.
Avantageusement, la première source chaude comprend un échangeur de chaleur traversé par le fluide frigorigène et par un fluide caloporteur du moteur thermique du véhicule automobile.
En variante, la première source chaude comprend un échangeur de chaleur traversé par le fluide frigorigène et par des gaz d' échappement issus du moteur thermique du véhicule automobile.
FEUILLE BE HEKPUCEIISEîilT (Règle 26) Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend une pompe de mise en circulation du fluide frigorigène disposée immédiatement en aval d'un échangeur de chaleur apte à permettre la condensation du fluide frigorigène en liquide. Avantageusement, le système comprend une vanne d'isolement du circuit principal et du circuit auxiliaire d'un circuit de refroidissement du moteur thermique du véhicule automobile.
Selon un second aspect, l'invention concerne également un procédé de gestion d' énergie d'un véhicule automobile utilisant une boucle frigorifique réversible comprenant des moyens d'inversion du sens de circulation d'un fluide frigorigène de la boucle frigorifique pour réchauffer ou refroidir l'habitacle du véhicule, dans lequel on récupère les calories véhiculées par le fluide frigorigène à partir de la détente dudit fluide frigorigène à l'état de vapeur en positionnant les moyens d'inversion de la boucle frigorifique dans une position identique à celle correspondant au mode pour réchauffer l'habitacle du véhicule.
La' présente invention sera mieux comprise à l'étude de modes de réalisation pris à titre d' exemple nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels :
- les figures 1 à 3 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 est une vue de détail dû mode de réalisation des figures 1 à 3, et - les figures 5 à 10 illustrent respectivement des second, troisième, quatrième, cinquième, sixième et septième modes de réalisation de l'invention.
Sur les figures 1 à 3, on a représenté l'architecture générale d'un système de gestion d'énergie pour véhicule automobile équipé
FEUSLLE DE REMPLACEMENT (Régi© 26) d'un moteur à combustion interne, désigné par la référence numérique générale 10, qui comporte un circuit de refroidissement 12 du moteur et une boucle frigorifique 14 réversible.
Le circuit de refroidissement 12 est pourvu d'un circuit principal de fluide caloporteur comprenant une pompe 16 permettant la circulation dudit fluide et un radiateur 18 monté en dérivation par rapport à la pompe 16.
A la sortie de la pompe 16, le fluide caloporteur est véhiculé par une conduite 20 du circuit principal et traverse le moteur à combustion 22 du véhicule, puis se divise en deux écoulements. Un premier écoulement passe par une conduite 24 en dérivation par rapport à la, conduite 20. Un second écoulement se dirige dans une conduite 26 en dérivation par rapport à la conduite 20 qui comporte le radiateur 18, par exemple un échangeur de chaleur air/eau dont l' entrée est plus ou moins obturée par un thermostat 28. Les premier et second écoulements retournent ensuite à la pompe 16. La conduite 24 forme une branche de dérivation pour court-circuiter le radiateur 18.
Le circuit de refroidissement 12 comprend également un circuit auxiliaire de fluide caloporteur monté en dérivation sur le circuit principal, et plus précisément sur la branche 26. Le circuit auxiliaire est pourvu d'une pompe 30 permettant la circulation du fluide caloporteur, d'un premier échangeur de chaleur 32 monté en aval de ladite pompe, d'un second et troisième échangeurs de chaleur 34, 36 montés en dérivation par rapport au premier échangeur de chaleur 32, et d'un aérotherme 38 en dérivation par rapport aux second et troisième échangeurs de chaleur 34,36.
A la sortie de la pompe 30, le fluide caloporteur est véhiculé par une conduite 40 en dérivation par rapport à la conduite 26 du circuit principal de fluide caloporteur, et traverse l' échangeur de
FEUILLE OE REMPLACEMENT (Règle 2S) chaleur 32 du type air/eau. L' échangeur de chaleur 32 est traversé d'une part par le fluide caloporteur du circuit de refroidissement 12 et d'autre part, par les gaz d'échappement issus du moteur à combustion 22 et illustrés schématiquement par la flèche 42, comme cela sera décrit plus en détail par la suite.
Entre le circuit principal et le circuit auxiliaire de fluide caloporteur, une vanne 44 d'isolement est prévue. Plus précisément, la vanne 44 est disposée sur une branche 45 reliant les conduites 26 et 40. Dans une position fermée de la vanne 44 d'isolement, le fluide caloporteur issu de la conduite 40 traverse une conduite 47 et se sépare en deux écoulements, un premier écoulement passant par une conduite 46 en dérivation par rapport à la conduite 40 et traversant en série le second échangeur de chaleur 34, puis le troisième échangeur de chaleur 36. Le second écoulement traverse une conduite 48 en dérivation par rapport à la conduite 46, jusqu'à l'aérotherme 38. Les premier et second écoulements retournent ensuite à la pompe 30, par l'intermédiaire d'une conduite 49.
Les échangeurs de chaleur 34 et 36 sont du type air/eau. L'échangeur de chaleur 34 est traversé par le fluide caloporteur véhiculé à travers la conduite 46 et par l'air destiné à être admis à l'intérieur du moteur à combustion 22 et illustré par la flèche 50. Le troisième échangeur de chaleur 36 est quant à lui traversé par le fluide caloporteur et par une partie des gaz d'échappement issus de la combustion du moteur 22 et destinés à être réintroduits à l'admission dudit moteur. Ce flux de gaz d'échappement est illustré sur la figure par la flèche 52. L' aérotherme 38 est par exemple un échangeur du type air/eau. Un ventilateur 54 est capable d'amener un flux d'air, illustré par la flèche 56, sur l'aérotherme 38. Le flux d'air 56 est destiné à être puisé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile
FSU3LLE DE KEfâPLACEKlENT {Rèφ 2S) après avoir traversé Paérotherme 38. De façon similaire, un ventilateur 58 est capable d'amener un flux d'air, illustré par la flèche 59, sur le radiateur 18.
La boucle frigorifique 14 comprend un premier échangeur de chaleur 60, un élément de détente 62, un second échangeur de chaleur
64 et une machine 66 formant compresseur. Les premier et second échangeurs de chaleur 60 et 64 sont du type air/fluide frigorigène. L' échangeur de chaleur 60 est traversé par le fluide frigorigène de la boucle frigorifique 14 et par le flux d'air 59 amené par le ventilateur 58. Le flux d'air 59 traverse en série Féchangeur de chaleur 60 de la boucle frigorifique et l' échangeur de chaleur 18 du circuit de refroidissement 12.
De façon analogue, l'échangeur de chaleur 64 est traversé par le flux d'air 56 amené par le ventilateur 54. L'échangeur de chaleur 64 est disposé en amont de l'échangeur de chaleur 38 du circuit de refroidissement 12, en considérant le sens de circulation du flux d'air 56. En d'autres termes, le flux d'air 56 amené par le ventilateur 54 traverse en série l'échangeur de chaleur 64, puis l'échangeur de chaleur 38. La boucle frigorifique comprend également des moyens d'inversion 68 du sens de circulation du fluide frigorigène - dans la boucle frigorifique 14 de manière à inverser le cycle de fonctionnement de celle-ci. Les moyens d'inversion sont constitués par une vanne quatre voies. En mode frigorifique, tel que cela est illustré à la figure 1, le fluide frigorigène mis en mouvement par la machine 66 formant compresseur est véhiculé par une conduite 70 qui est mis en communication fluidique avec une conduite 72 sur laquelle est disposée l'échangeur de chaleur 60, par l'intermédiaire des moyens
ILLE DE PJ=CSPLACEtIENT (Règle 28) d'inversion 68. Le fluide • frigorigène traverse ensuite l'échangeur de chaleur 60, l'élément de détente 62 puis l'échangeur de chaleur 64 par l'intermédiaire d'une conduite 74, jusqu'à retourner vers les moyens d'inversion 68. Dans ce mode de fonctionnement, lesdits moyens d'inversion mettent en communication fluidique la conduite 74 et une conduite 76 reliée au compresseur 66.
En mode frigorifique, l'échangeur de chaleur 60, jouant le rôle de condenseur, dégage des calories vers l'extérieur. L'échangeur de
, chaleur 64 qui joue le rôle d'évaporateur permet le refroidissement du flux d'air 56 destiné à être puisé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile.
En mode pompe à chaleur telle qu'illustrée à la figure 2, le sens d'écoulement du fluide frigorigène est inversé, par l'intermédiaire des moyens d'inversion 68. Dans ce mode de fonctionnement, la conduite 70 est en communication fluidique avec la conduite 74, la conduite 76 étant quant à elle en communication avec la conduite 72. Ainsi, l'échangeur de chaleur 64 joue le rôle de condenseur tandis que l'échangeur de chaleur 60 joue le rôle d' évaporateur. L' échangeur de chaleur 64 permet alors de réchauffer le flux d'air 56 destiné à l'habitacle du véhicule automobile.
La boucle frigorifique 14 est ici couplée thermiquement avec le circuit de refroidissement 12 du moteur 22. A cet égard, elle comprend un échangeur de chaleur 80 traversé à la fois par le flux frigorigène de la boucle frigorifique 14 et par le fluide caloporteur du circuit de refroidissement 12. En considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode pompe à chaleur ou en mode frigorifique, l'échangeur de chaleur 80 est situé entre le compresseur 66 et les moyens d'inversion 68. Sur le circuit de refroidissement 12, l'échangeur de chaleur 80 est disposé entre la conduite 47 et
FEtJIlLE DE REMPLACEMENT (Règle 28} 008/050329
10
Péchangeur de chaleur 32, directement en aval de celui-ci. En mode frigorifique, l'échangeur 80 permet d'effectuer un premier refroidissement du fluide frigorigène et ainsi d'améliorer la condensation et donc le rendement et les performances du cycle. La boucle frigorifique 14 comprend encore une branche de dérivation 82 montée d'une part à la sortie de l'échangeur 60, et d'autre part à la sortie de l'échangeur de chaleur 64, en considérant la circulation du fluide en mode frigorifique. La branche 82 comprend, à chaque extrémité, une vanne 84, 86 de fermeture. La branche de dérivation 82 est pourvue également d'une pompe 88 permettant la circulation du fluide frigorigène, d'un échangeur de chaleur 90 en aval de ladite pompe et traversé par le flux 52 de gaz d' échappement destinés à être réintroduits à l'intérieur du moteur 22 à combustion, et d'un échangeur de chaleur 92 traversé par le fluide frigorigène et par le flux d'air 50 destiné également à être admis à l'intérieur du moteur
22. Le flux d'air 50 traverse en série l'échangeur de chaleur 34 du circuit de refroidissement 12 et l'échangeur de chaleur 92. Le flux d' air 52 traverse quant à lui en série l' échangeur de chaleur 36, puis l'échangeur de chaleur 90. L'échangeur de chaleur 92 est situé entre l'échangeur de chaleur 90 et la vanne 86 de fermeture.
D'autres dispositions consistent encore à inverser la position des échangeurs 90 et 92 ou à placer les échangeurs 90 et 92 en parallèle.
La boucle frigorifique 14 comprend également une conduite 94 montée en dérivation sur la branche 82. La branche 94 est connectée d'une part entre la vanne de fermeture 84 et la pompe 88 et d' autre part entre ladite pompe et l'échangeur de chaleur 90. Sur la conduite 94 est disposé un détendeur 96.
FEUILLE DS REIUIPLACEBIiENT (Règle 26) FR2008/050329
11
La pompe 88, les échangeurs de chaleur 60, 80, 90 et 92 ainsi que les moyens d'inversion 68 et la machine 66 sont utilisés dans un troisième mode de fonctionnement de la boucle frigorifique 14, dans lequel on valorise les calories produites par le moteur 22 à combustion et véhiculées ensuite par le fluide frigorigène, après transfert thermique. Un tel mode est généralement appelé mode Rankine.
Dans ce mode de fonctionnement illustré à la figure 3, le fluide frigorigène mis en circulation par la pompe 88 est véhiculé vers l'échangeur de chaleur 90, puis l'échangeur de chaleur 92, et ensuite vers la conduite 74 qui est mise en communication fluidique avec la conduite 70, par les moyens de conversion 68. Ainsi, le fluide frigorigène traverse l'échangeur de chaleur 80 et est envoyé vers la machine 66. Le passage du fluide frigorigène à travers les échangeurs de chaleur 90, 92 et 80 permet de chauffer le fluide frigorigène à haute pression et de le faire passer de la phase liquide à la phase vapeur. Le fluide frigorigène se détend ensuite à l'intérieur de la machine 66, qui joue alors le rôle d'une turbine entraînée en rotation par le fluide frigorigène. La machine 66 forme ainsi un moyen de récupération d'énergie. Cette énergie peut par exemple être récupérée sous une forme mécanique en assurant la mise en rotation d'un compresseur d'air de suralimentation, d'une pompe à eau de refroidissement, de la pompe 88 de circulation, etc ... L'énergie de rotation peut également être récupérée sous forme électrique par l'intermédiaire d'un alternateur qui est entraîné par la machine 66 formant turbine. La machine 66 est donc une machine réversible capable lorsqu'elle est traversée dans un sens de comprimer un fluide en phase vapeur, et lorsqu'elle est traversée dans le sens inverse de détendre le fluide en phase vapeur et ainsi de récupérer l' énergie de détente.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (Règle 2S) ' A la sortie de la machine 66, le fluide frigorigène passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur 60 qui joue le rôle de condenseur avant d' être dirigé à nouveau vers la pompe 88.
Dans ce mode de valorisation des calories, les vannes 98, 100 sont fermées. La vanne 98 est disposée en amont de l' élément de détente 62, en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode frigorifique. La vanne 100 est quant à elle disposée en aval de l'échangeur de chaleur 64, en considérant le même sens de circulation. En mode frigorifique et en mode pompe à chaleur, les vannes 84 et 86 sont fermées.
Lors d'un démarrage à froid en hiver, une première phase de fonctionnement du système 10 peut consister à actionner la pompe 30 pour mettre en mouvement le fluide de refroidissement du circuit de refroidissement 12 à travers l'échangeur de chaleur 32 traversé par le flux 42 de gaz d' échappement. Ainsi, on accélère la montée en température du fluide caloporteur et donc du moteur 22, du flux d'air 50 traversant l'échangeur de chaleur 34 et destinés à être réintroduits à l'intérieur du moteur 22, pt du flux 56 d'air destiné à être puisé à l'intérieur du véhicule automobile. Si cela est nécessaire, le mode pompe à chaleur de la boucle frigorifique peut être activé afin d' accélérer la montée en température de l'air de l'habitacle, et éventuellement la température du flux 50 d'air destiné à être admis à l'intérieur du moteur 22 à combustion en fonction de l'état d'ouverture des vannes 84, 86. Lorsque la température du fluide caloporteur a atteint un niveau suffisant, par exemple de l'ordre de 800C, une deuxième phase peut consister à utiliser le mode de valorisation des calories. Durant cette phase, le fluide frigorigène est chauffé et évaporé à travers les échangeurs de chaleur 90, 92 et l'échangeur de chaleur 80. Ces
FEUILLE OE REMPLACEMENT (Règle 28) échangeurs 80, 90 et 92 forment des sources chaudes. Comme mentionné précédemment, la machine 66 est alors mise en rotation par la détente du fluide frigorifique et fonctionne comme une turbine permettant une récupération d' énergie. Ainsi, les flux 50, 52 de gaz destinés à l'admission du moteur 22 sont refroidis, leurs calories étant prélevées par le fluide frigorigène contribuant ainsi à la réduction de la consommation et des émissions de particules polluantes. Le flux d'air 56 destiné à être puisé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule automobile est quant à lui réchauffé lors de son passage à travers l'échangeur de chaleur 38 grâce au fluide caloporteur.
Avantageusement, la vanne 44 du circuit de refroidissement peut éventuellement être fermée afin d'isoler le moteur 22 des échangeurs de chaleur 32, 34, 36, 80 et 38. Dans ces conditions, les pompes 16 et 30 fonctionnent. Ceci permet d'augmenter la température du fluide caloporteur traversant les échangeurs 32, 34, 36 et 80 et l'aérotherme 38, ce qui accroît le rendement du mode de valorisation des calories et la température à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Cette vanne 44 peut rester ouverte si l'on préfère exploiter en complément les calories délivrées pour le moteur 22. Lors d'un démarrage à froid en été, une première phase de fonctionnement peut consister à actionner la pompe 30 pour mettre en mouvement le fluide de refroidissement du circuit de refroidissement 12 à travers l'échangeur de chaleur 32 traversé par le flux 42 de gaz d'échappement. On accélère donc la montée en température du fluide caloporteur et du moteur 22, et du flux 50 d'air traversant l'échangeur de chaleur 34.
Si cela est nécessaire, le mode frigorifique peut être activé afin d'accélérer la mise en température de l'air de l'habitacle, et éventuellement refroidir à une température relativement basse les
FEUILLE DE REMPLACEMENT {Rèφ 2S) échangeurs de chaleur 90 et 92 lorsque le moteur 22 a atteint une température prédéterminée.
Lorsque le mode frigorifique est arrêté, la pompe 88 peut être mise en route afin de récupérer des calories par l'intermédiaire de la machine 66 en mode Rankine. La vanne 44 d'isolement du circuit de refroidissement 12 peut être fermée afin d'augmenter la température du fluide caloporteur traversant les échangeurs de chaleur 32, 34, 36 et 80, et d'accroître ainsi le rendement de ce mode de fonctionnement en augmentant les calories transférées ensuite au fluide frigorigène. Les flux 50, 52 de gaz destinés à l'admission du moteur 22 sont refroidis, contribuant ainsi à la réduction de la consommation et des émissions de particules polluantes.
Sur la figure 4 est représenté le positionnement de l' échangeur de chaleur 32 qui est traversé par les gaz d' échappement issus du moteur à combustion interne et véhiculés à travers une tubulure d'échappement 43. Plus précisément, la tubulure d'échappement 43 se divise en deux branches 43a et 43b, l'échangeur de chaleur 32 étant disposé sur la branche 43a. Une vanne à trois voies 43c est prévue en amont de l'échangeur de chaleur 32, en considérant le sens de circulation des gaz d'échappement à l'intérieur de la tubulure d'échappement 43 pour court-circuiter sur commande ledit échangeur. On peut ainsi piloter la quantité de gaz d'échappement traversant l'échangeur de chaleur 32. Une alternative consiste à placer l'échangeur 32 directement sur la conduite 43 des gaz d'échappement et ainsi de ne pas diviser cette tubulure 43 en deux branches 43 a et
43b et de ne pas prévoir de vanne 43c.
Le mode de réalisation illustré à la figure 5 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références diffère en ce que la conduite 74 reliée à l'échangeur de chaleur 64 est raccordée
FEUILLE DE REMPLACEMENT (Règle 21 directement à la conduite 76. La conduite 82 est quant à elle reliée au moyen d'inversion 68.
Ainsi, la conduite 74 est prévue entre les moyens d'inversion 68 et la machine 66, directement en aval de celle-ci en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode valorisation des calories, ou en amont de celle-ci en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode climatisation tel qu'illustré sur la figure 5 ou en mode pompe à chaleur. ,
Avec une telle disposition, en mode valorisation des calories véhiculées par le fluide frigorigène 16, l'échangeur de chaleur 64 peut être utilisé comme condenseur, ce qui accroît encore le rendement du système 10 et permet de réchauffer simultanément l'air destiné à être puisé à l'intérieur du véhicule automobile lorsque cela est nécessaire.
Par ailleurs, en mode pompe à chaleur, l' air traversant l'échangeur 92 peut être réchauffé pendant les premiers instants après le démarrage à froid, pendant que l'air alimentant l'habitacle peut être refroidi à travers l'échangeur 64. (
Le mode de réalisation illustré à la figure 6 diffère du mode de la réalisation des figures 1 à 3 en ce que l'échangeur de chaleur 80 est monté sur la boucle frigorifique 16 entre la pompe 88 et l'échangeur de chaleur 90.
En variante, tel qu'illustré à la figure 7, il est également possible de disposer l'échangeur de chaleur 80 en aval des échangeurs de chaleur 90 et 92,' en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène à l'intérieur de la branche 82. . -
Le mode de réalisation illustré à la figure 8 diffère du mode de réalisation de la figure 6 en ce que l'échangeur de chaleur 80 est traversé directement par le flux de gaz d'échappement illustré par la flèche 42. Dans ce mode de réalisation, la pompe 30 et l'échangeur de
FEUILLE DE REBHPUCEHEMT (RO9I9 2G) chaleur 32 sont supprimés. Ainsi, on récupère directement les calories sur la ligne d'échappement du moteur à combustion 22, i.e. sans passer par l'intermédiaire du circuit de refroidissement 12. Une variante de réalisation consiste à utiliser le flux du circuit de refroidissement comme source froide, c'est-à-dire à placer l'échangeur 60 sur le circuit de refroidissement, de préférence sur une branche dans laquelle la température est la plus froide.
Le mode de réalisation illustré à la figure 9 diffère de celui de la figure 7 en ce que la pompe 88 est disposée directement en aval de l'échangeur de chaleur 60, en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode frigorifique, et en ce que le détendeur 96 est supprimé. La pompe 88 est dans le mode frigorifique ou dans le mode pompe à chaleur entraînée en rotation grâce à la détente dudit fluide. L'énergie peut être utilisée par exemple pour participer à l'entraînement du compresseur de climatisation, ou encore être récupérée sous forme électrique à travers un alternateur. La pompe 88 disposée entre l'échangeur de chaleur et la conduite 82 fonctionne ainsi comme un détendeur.
La variante de la réalisation illustrée à la figure 10 diffère du mode de réalisation de la figure 9 en ce que la pompe 88 est montée en parallèle de la conduite 72 par l'intermédiaire d'une vanne quatre voies 102 disposée entre l'échangeur de chaleur 60 et la conduite 82. Dans cette variante de réalisation, le sens de circulation du fluide frigorigène dans la pompe 88 formant également détendeur, est différent en fonction du mode de fonctionnement du système. On peut ainsi choisir un sens de circulation à travers la pompe 88 formant détendeur, i.e. en mode frigorifique sur un mode pompe à chaleur, et un sens de circulation inversé à travers la pompe 88 en mode Rankine.
FEUILLE DE RENIPUCEBfiEMT (Rèφ 26) 29
17
Comme illustré sur les figures 9 et 10, la récupération d'énergie à travers la pompe 88 formant détendeur pendant le mode frigorifique ou pendant le mode pompe à chaleur s' accompagne également d'une amélioration des performances du système 10 grâce au fait que la détente de la pompe 88 est de type isentropique.
Grâce à la structure du système selon l'invention, on peut utiliser une boucle frigorifique réversible traditionnelle pour obtenir une valorisation des calories produites par le moteur, de manière particulièrement simple, efficace et économique, en utilisant un même circuit de circulation, un même fluide frigorigène et des composants communs.
FEUILLE OE RERSPLACERfiÊNT (Râgle 2S)

Claims

REVENDICATIONS
1-Système de gestion d'énergie d'un véhicule automobile comprenant une boucle frigorifique (14) réversible avec circulation d'un fluide frigorigène, des moyens d'inversion (6.8) du cycle de fonctionnement de la boucle frigorifique mobiles entre une position en mode frigorifique et une position en mode pompe à chaleur, au moins une première source chaude (80) apte à évaporer le fluide frigorigène, et un moyen de récupération (66) d'énergie à partir de la détente du fluide frigorigène à l'état de vapeur, les moyens d'inversion (68) étant aptes à permettre uri .écoulement du fluide frigorigène de la première source chaude (80) en direction du moyen de récupération (66), lorsqu'ils sont dans une position identique à celle correspondant au mode pompe à chaleur, pour obtenir un fonctionnement selon un mode de valorisation des calories véhiculées par le fluide frigorigène.. 2-Système selon la revendication 1 , dans lequel les moyens d'inversion (68) sont constitués par une vanne quatre voies de la boucle frigorifique (14) réversible.
3 -Système selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre au moins une seconde source chaude (90, 92) comprenant un échangeur de chaleur traversé par des gaz destinés à être admis à l'intérieur du moteur thermique du véhicule automobile.
4-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un échangeur de chaleur (60, 64) apte à permettre la condensation du fluide frigorigène en liquide.
5-Système selon la revendication 4, dans lequel l'échangeur de chaleur (64) est un échangeur pour le chauffage de l'habitacle du véhicule automobile.
FEUIU-E DS REMPLACEMENT (Règle 28} 6-Système selon la revendication 4 ou 5, comprenant une conduite (74) pour l'alimentation en fluide frigorigène de l'échangeur de chaleur (64) prévue entre les moyens d'inversion (68) et le moyen de récupération (66) d'énergie, directement en aval de celui-ci en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode de valorisation des calories dudit fluid.e.
7-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première source chaude (80) est montée entre les moyens d'inversion (68) et le moyen de récupération (66) d' énergie, directement en amont de celui-ci en considérant le sens de circulation du fluide frigorigène en mode de valorisation des calories dudit fluide.
8- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première source chaude (80) est montée entre une pompe (88) de mise en circulation du fluide frigorigène et au moins une seconde source chaude (90, 92).
9-Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première source chaude (80) est montée en aval d'au moins une seconde source chaude (90, 92). 10-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première source chaude (80) comprend un échangeur de chaleur traversé par le fluide frigorigène et par un fluide caloporteur du moteur thermique du véhicule automobile.
11-Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la première source chaude (80) comprend un échangeur de chaleur traversé par le fluide frigorigène et par des gaz d'échappement issus du moteur thermique du véhicule automobile.
12-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pompe (88) de mise en circulation du fluide frigorigène disposée immédiatement en aval d'un échangeur de
FEUILLE DE RESSPLACEfifiENT (Régi© 26} chaleur (60) apte à permettre la condensation du fluide frigorigène en liquide.
13-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une vanne d'isolement (44) du circuit principal et du circuit auxiliaire d'un circuit de refroidissement (12) du moteur thermique du véhicule automobile.
14-Procédé de gestion d'énergie d'un véhicule automobile utilisant une boucle frigorifique réversible comprenant des moyens d'inversion du sens de circulation d'un fluide frigorigène de la boucle frigorifique pour réchauffer ou refroidir l'habitacle du véhicule, dans lequel on récupère les calories véhiculées par le fluide frigorigène à partir de la détente dudit fluide frigorigène à l' état de vapeur en positionnant les moyens d'inversion de la boucle frigorifique dans une position identique à celle correspondant au mode pour réchauffer l'habitacle du véhicule.
FEUSLLE IB pςti
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2937906A1 (fr) * 2008-11-03 2010-05-07 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule.
FR2938550A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-21 Arkema France Composition comprenant du 2,3,3,3-tetrafluoropropene procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
FR2938551A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-21 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
WO2010092282A1 (fr) 2009-02-13 2010-08-19 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
WO2017198965A1 (fr) * 2016-05-20 2017-11-23 Safran Systeme reversible pour la dissipation de puissances thermiques generees dans un moteur a turbine a gaz
EP3301291A1 (fr) * 2017-05-24 2018-04-04 Continental Automotive GmbH Système de gestion thermique du véhicule, véhicule et procédé de fonctionnement d'un système de gestion thermique
WO2018172689A1 (fr) 2017-03-21 2018-09-27 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
WO2019158857A1 (fr) 2018-02-15 2019-08-22 Arkema France Procede de chauffage et / ou de climatisation d'un vehicule
US10808157B2 (en) 2008-11-03 2020-10-20 Arkema France Vehicle heating and/or air conditioning method
US11370948B2 (en) 2017-03-21 2022-06-28 Arkema France Tetrafluoropropene-based composition

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011108729A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimatisierung zum Temperieren von Komponenten sowie eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs
FR2991241B1 (fr) * 2012-05-31 2014-06-13 Valeo Systemes Thermiques Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour vehicule automobile et procede de mise en œuvre d'une telle installation.
FR2991240B1 (fr) * 2012-05-31 2014-06-13 Valeo Systemes Thermiques Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour vehicule automobile et procede de mise en œuvre d'une telle installation.
CN111137175A (zh) * 2020-02-28 2020-05-12 浙江南都鸿芯动力科技有限公司 一种电动汽车热管理系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003063236A (ja) * 2001-08-27 2003-03-05 Denso Corp 車両用空調装置
FR2834778B1 (fr) * 2002-01-16 2004-04-16 Renault Dispositif de gestion thermique, notamment pour vehicule automobile equipe d'une pile a combustible
JP2005155336A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Denso Corp ランキンサイクルおよび熱サイクル
JP4654655B2 (ja) * 2004-10-19 2011-03-23 株式会社デンソー 蒸気圧縮式冷凍機
FR2885169A1 (fr) * 2005-04-27 2006-11-03 Renault Sas Systeme de gestion de l'energie calorifique a bord d'un vehicule comportant un circuit a cycle de rankine

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102203209B (zh) * 2008-11-03 2014-03-12 阿克马法国公司 车辆加热和/或空气调节的方法
FR2937906A1 (fr) * 2008-11-03 2010-05-07 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule.
US10808157B2 (en) 2008-11-03 2020-10-20 Arkema France Vehicle heating and/or air conditioning method
EP3205699A1 (fr) 2008-11-03 2017-08-16 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
EP2342302B1 (fr) 2008-11-03 2017-04-26 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
WO2010061084A1 (fr) * 2008-11-03 2010-06-03 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
CN102203209A (zh) * 2008-11-03 2011-09-28 阿克马法国公司 车辆加热和/或空气调节的方法
CN102216413A (zh) * 2008-11-20 2011-10-12 阿克马法国公司 使车辆加热和/或空气调节的方法
WO2010058126A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-27 Arkema France Composition comprenant du 2,3,3,3-tetrafluoropropene, procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
FR2938550A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-21 Arkema France Composition comprenant du 2,3,3,3-tetrafluoropropene procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
WO2010058125A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-27 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
FR2938551A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-21 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
CN102216412B (zh) * 2008-11-20 2014-06-11 阿克马法国公司 含2，3，3，3-四氟丙烯的组合物、使车辆加热和/或空气调节的方法
FR2938549A1 (fr) * 2008-11-20 2010-05-21 Arkema France Composition comprenant du 2,3,3,3-tetrafluoropropene procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule.
CN102317401A (zh) * 2009-02-13 2012-01-11 阿克马法国公司 用于在车辆中加热和/或空气调节的方法
WO2010092282A1 (fr) 2009-02-13 2010-08-19 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
FR2942237A1 (fr) * 2009-02-13 2010-08-20 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
WO2017198965A1 (fr) * 2016-05-20 2017-11-23 Safran Systeme reversible pour la dissipation de puissances thermiques generees dans un moteur a turbine a gaz
US10794231B2 (en) 2016-05-20 2020-10-06 Safran Reversible system for dissipating thermal power generated in a gas-turbine engine
WO2018172689A1 (fr) 2017-03-21 2018-09-27 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
US11359122B2 (en) 2017-03-21 2022-06-14 Arkema France Method for heating and/or air-conditioning in a vehicle
US11370948B2 (en) 2017-03-21 2022-06-28 Arkema France Tetrafluoropropene-based composition
EP3301291A1 (fr) * 2017-05-24 2018-04-04 Continental Automotive GmbH Système de gestion thermique du véhicule, véhicule et procédé de fonctionnement d'un système de gestion thermique
WO2019158857A1 (fr) 2018-02-15 2019-08-22 Arkema France Procede de chauffage et / ou de climatisation d'un vehicule

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FR2913217B1 (fr) 2009-09-04
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EP2125402A2 (fr) 2009-12-02
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