WO2019186057A1 - Circuit for thermal management of an electrical storage device for a motor vehicle and associated control method - Google Patents

Circuit for thermal management of an electrical storage device for a motor vehicle and associated control method Download PDF

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WO2019186057A1
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thermal management
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coolant
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Mohamed Yahia
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal management circuits for a vehicle, in particular for a motor vehicle, and more particularly, the present invention relates to thermal management circuits allowing thermal regulation of an electrical storage device intended for electric motor vehicles or hybrids.
  • electrical storage generally comprising several battery modules.
  • Battery modules that is to say a plurality of electric cells connected together, are thus arranged in the chassis of these vehicles.
  • These battery modules have difficulty operating outside a certain temperature range, usually around 45 ° C. Outside this temperature range, the operation of the battery modules as well as its service life can be reduced. In addition, above this temperature range, the battery modules can reach high temperatures at which it can deteriorate. This is particularly the case when charging the battery modules.
  • the refrigerant circuit may be sufficient to cool the battery modules during a conventional charging phase of the storage device electric vehicle, namely a charging phase performed by connecting the vehicle for several hours to the home electrical network.
  • This charging technique makes it possible to maintain the temperature of the electrical storage device below a certain threshold, which makes it possible to reduce the dimensions of the thermal management circuit of the electrical storage device, in particular for its cooling.
  • the present invention proposes to solve at least partly the disadvantages of the prior art and proposes a thermal management circuit and its control method for a uniform thermal management of the battery modules.
  • the present invention therefore relates to a thermal management circuit of an electrical storage device of a motor vehicle inside which a refrigerant circulates, the electrical storage device comprising at least one battery module, the thermal management circuit at least in the sense a refrigerant circulation circuit, a compressor, a first heat exchanger to be traversed by an external air flow, a first expansion device and at least one heat exchange device disposed at each battery module,
  • the heat exchange device comprising a refrigerant distribution switch from the first expansion device and at least a first heat exchange zone and a second heat exchange zone connected in series, said distribution switch being configured to redirect the coolant first to the first heat exchange zone and recover the coolant at the outlet of the second exchange zone in a first direction of flow, or to redirect the coolant first to the first heat exchange zone; the second heat exchange zone and recover the refrigerant at the outlet of the first exchange zone in a second direction of circulation.
  • the exchange device allows the circulation in a first and a second direction allows, alternating these directions of circulation, allows for a more uniform thermal management at the battery module.
  • the heat exchange device is a heat exchanger comprising a refrigerant circulation channel having countercurrent flow branches arranged in series, the corresponding first heat exchange zone. a first circulation branch and the second heat exchange zone corresponding to a second branch of circulation.
  • the heat exchange device comprises, a plurality of heat exchangers, the first heat exchange zone corresponding to a first heat exchanger and the second heat exchange zone. corresponding to a second heat exchanger.
  • the distribution switch comprises: a refrigerant fluid inlet connected to the first expansion device, at least a first controllable refrigerant fluid inlet-outlet and connected to the first heat exchange zone,
  • a coolant outlet through which the coolant is passed into the heat exchange device is evacuated.
  • the distribution switch is a four-way valve connected to the inlet, the outlet and to the various coolant inlets / outlets.
  • the distribution switch comprises a plurality of connections connecting the inlet and the outlet with each of the refrigerant fluid inlets-outlets, each of the connections comprising a means of controllable blocking of the coolant in order to define its destination.
  • the thermal management circuit comprises at least two battery modules and at least two associated heat exchange devices, said heat exchange devices being connected in parallel with each other, the first expansion device being common for said heat exchange devices.
  • the thermal management circuit comprises at least one primary branch comprising the first expansion device and the at least one heat exchange device and at least one secondary branch disposed in parallel with the at least one primary branch and including, in the direction of circulation refrigerant, a second expansion device and a second heat exchanger.
  • the thermal management circuit comprises on its primary branch, a third expansion device disposed downstream of the heat exchange device or devices.
  • the present invention also relates to a control method of a thermal management circuit, said thermal management circuit comprising at least, in the direction of circulation of the refrigerant, a compressor, a first heat exchanger to be traversed by a flow external air, a first expansion device and at least one heat exchange device disposed at each battery module, according to any one of the preceding claims,
  • said heat exchange device having a coolant distribution switch from the first expansion device and at least a first heat exchange zone and a second heat exchange zone connected in series, said distribution switch being configured to redirect the coolant first to the first heat exchange zone and recover the coolant at the outlet of the second exchange zone in a first direction of flow, or to redirect the coolant first to the first heat exchange zone; the second heat exchange zone and recovering the refrigerant at the outlet of the first exchange zone in a second direction of circulation,
  • said method comprising a cooling cycle of a battery module, said cooling cycle comprising a first cooling step during which the coolant circulates in the first direction of circulation and a second cooling stage during which the coolant circulates in the second direction of circulation.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical storage device
  • FIGS. 2 and 3 show a schematic representation of the thermal management circuit according to a first embodiment
  • FIGS. 4 and 5 show a schematic representation of the thermal management circuit according to a second embodiment
  • FIGS. 6 and 7 show a schematic representation of the coolant distribution switch according to two embodiments
  • FIG. 8 shows a schematic representation of the thermal management circuit according to a third embodiment
  • Figure 9 shows a schematic representation of the thermal management circuit according to a fourth embodiment.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria close but not identical.
  • This indexing does not imply a priority one element, parameter or criterion with respect to another and it is easy to interchange such denominations without departing from the scope of the present description.
  • This indexing does not imply either an order in time for example to appreciate such or such criteria.
  • placed upstream means that one element is placed before another relative to the direction of flow of a fluid.
  • downstream means that one element is placed after another relative to the direction of fluid flow.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical storage device D of a motor vehicle.
  • This electrical storage device D comprises at least one battery module M.
  • battery modules M more particularly means a plurality of electric cells connected together.
  • These battery modules M are arranged in the electric or hybrid motor vehicle, for example in the chassis or in the trunk.
  • Each battery module M is individually cooled by at least one dedicated heat exchange device 9.
  • the electrical storage device D comprises three battery modules M placed side by side, but it is quite possible to imagine an electrical storage device D comprising battery modules M placed at different places of the motor vehicle.
  • FIGS 2 and 3 show for their schematic representations of a thermal management circuit 1 inside which circulates a refrigerant for an electrical storage device D.
  • the thermal management circuit 1 comprises at least, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a compressor 3 and a first heat exchanger 5 to be traversed by an external air flow 100.
  • This first heat exchanger 5 corresponding more particularly to a condenser for example disposed at the front of the motor vehicle.
  • the thermal management circuit 1 Downstream of the first heat exchanger 5, the thermal management circuit 1 is divided into a primary branch A and a secondary branch B.
  • the primary branches A and secondary B are arranged in parallel with each other and are connected to the a level of a first connection point 19a disposed downstream of the first heat exchanger 5 and a second connection point 19b disposed upstream of the compressor 3.
  • the primary branch A comprises, in the direction of flow of the coolant, a first expansion device 7 and at least one heat exchange device 9 disposed at each battery module M.
  • the heat exchange device 9 comprises:
  • This distribution switch 11 is configured to:
  • the exchange device 9 allows the circulation in a first and a second direction allows, alternating these directions of circulation, to have a more uniform thermal management at the battery module M. This is particularly the case when a fast charge where the cooling requirements are important and where a good homogeneity of this cooling over the entire surface of the battery modules M is important.
  • the first exchange zone 9a is reached first and therefore the temperature difference between the refrigerant and the first exchange zone 9a is maximum.
  • the coolant reaches the second exchange zone 9b, the temperature difference between the refrigerant and the second exchange zone 9b is less and therefore the heat exchange is also less.
  • the second exchange zone 9b is reached first and the first exchange zone 9a thereafter.
  • the secondary branch B may comprise, in the direction of circulation of the coolant, a second expansion device 13 and a second heat exchanger 15.
  • This second heat exchanger 15 may be intended in particular to allow exchanges directly or indirectly with an internal air flow 200 for supplying the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the second heat exchanger 15 may be directly traversed by the internal air flow 200 as shown in FIG. 2.
  • this second heat exchanger heat 15 may be an evaporator and be arranged in a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) device.
  • HVAC heating, ventilation and air conditioning
  • the second heat exchanger 15 may also be connected to a second thermal management circuit, for example a heat transfer fluid circuit which will itself be in contact with the internal air flow 200 in the heating, ventilation and air conditioning device.
  • a second thermal management circuit for example a heat transfer fluid circuit which will itself be in contact with the internal air flow 200 in the heating, ventilation and air conditioning device.
  • secondary branch B may nevertheless be possible, for example a secondary branch B allowing operation in a heat pump mode for heating the internal air flow 200.
  • the first and second expansion devices 7, 13 may in particular comprise a stop function in order to block or not the circulation of the refrigerant and to control which branch the refrigerant circulates.
  • An alternative solution is to provide the primary branch A and / or the secondary branch B of a stop valve.
  • the thermal management circuit 1 may also include an internal heat exchanger 17 so as to allow the exchange of heat between the refrigerant at the outlet of the first heat exchanger 5 and the refrigerant upstream of the inlet of the compressor 3.
  • the internal heat exchanger 17 makes it possible to improve the coefficient of performance of the thermal management circuit 1.
  • the heat exchange device 9 may be a heat exchanger comprising a refrigerant circulation channel comprising countercurrent circulation branches and arranged in series.
  • the first heat exchange zone 9a then corresponds to a first circulation branch and the second heat exchange zone 9b corresponds to a second circulation branch.
  • a heat exchanger is for example a cold plate intended to be arranged under a battery module or then between two battery modules M. This cold plate comprises in particular a flow channel in "U" refrigerant fluid formed by two branches of circulations in series.
  • the heat exchange device 9 may comprise a plurality of heat exchangers.
  • the first heat exchange zone 9a then corresponds to a first heat exchanger and the second heat exchange zone 9b corresponds to a second heat exchanger.
  • the heat exchange device 9 comprises two heat exchangers connected in series.
  • the present invention is not limited to two heat exchange zones 9a, 9b. Indeed it is quite possible to imagine alternative embodiments in which the heat exchange device 9 comprises more than two heat exchange zones 9a, 9b connected in series.
  • the heat exchanger may comprise more than two channels.
  • the heat exchange device may comprise more than two heat exchangers connected in series.
  • the distribution switch 11 notably comprises:
  • At least a first inlet-outlet 1c of refrigerant fluid which can be controlled and connected to the first heat exchange zone 9a,
  • the distribution switch 11 is in particular configured so that in the first direction of circulation (illustrated in FIGS. 2 and 4) the inlet 1a is connected to the first inlet-outlet 11c so that the refrigerant fluid coming from the first trigger 7 flows first into the first exchange zone 9a.
  • the refrigerant then circulates in the second exchange zone 9b, passes through the second inlet-outlet 1dd which is connected to the outlet 1b for discharging the refrigerant towards the compressor 3.
  • the distribution switch 11 is also configured so that in the second direction of circulation (illustrated in FIGS. 3 and 5), the inlet 1a is connected to the second inlet-outlet 11d so that the refrigerant coming from the first trigger 7 flows first into the second exchange zone 9b.
  • the refrigerant then circulates in the first exchange zone 9c, passes through the first inlet-outlet 1c which is connected to the outlet 1b in order to discharge the refrigerant towards the compressor 3.
  • the distribution switch 11 may be a four-way valve. This four-way valve is arranged to be connected to the inlet 1a, the outlet 1b and the various inlets-outlets 11d, 11c of refrigerant.
  • the distribution switch 11 may comprise a plurality of connections connecting the inlet 1a and the outlet 1b with each of the inlet-outlets 1b, 1c of refrigerant.
  • the distribution switch 11 comprises at each of its branches a controllable blocking means 110 of the refrigerant to define its destination.
  • these controllable blocking means 110 are stop valves arranged on each branch.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment in which the thermal management circuit 1 comprises at least two battery modules M and at least two associated heat exchange devices 9, 9 '. These heat exchange devices 9, 9 'are connected in parallel with each other in the primary branch A.
  • the first expansion device 7 is common for said heat exchange devices 9, 9', that is, that is to say that the various heat exchange devices 9, 9 'are all supplied by the refrigerant fluid from the first expansion device 7.
  • heat exchange device 9, 9 'the refrigerant can go, for example by completely closing the distribution switches 11 or by means of dedicated stop valves (not shown) .
  • the thermal management circuit 1 may comprise, on its primary branch A, downstream of the heat exchange device (s) 9, a third expansion device 21.
  • This third device The detent 21 may in particular be able to be traversed without loss of pressure or bypassed by a bypass branch C comprising a stop valve 23.
  • This third expansion device 21 allows in particular that the refrigerant fluid at the outlet of the first expansion device 7 can have a pressure different from that of the refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device 13. This thus makes it possible to control the level of heat exchange at the level of the heat exchange device 9 and the second heat exchanger 15 independently of one another.
  • the third expansion device 21 then allows the refrigerant fluid to exit the branch primary A is at the same pressure as the refrigerant at the outlet of the secondary branch B before entering the compressor 3.
  • the present invention also relates to a method for controlling a thermal management circuit 1.
  • This method comprises in particular a cooling cycle of a repeated battery module.
  • a cooling cycle comprises a first cooling step during which the refrigerant circulates in the first direction of circulation and a second cooling stage during which the refrigerant circulates in the second direction of circulation.
  • This cooling cycle by alternating the direction of circulation allows for a more uniform thermal management at the battery module. This is particularly the case during rapid charging of the batteries where the cooling requirements are important and where a good homogeneity of this cooling over the entire surface of the battery modules M is important.
  • the first exchange zone 9a In the first direction of circulation, the first exchange zone 9a is reached first and therefore the temperature difference between the refrigerant and the first exchange zone 9a is maximum.
  • the coolant reaches the second exchange zone 9b, the temperature difference between the refrigerant and the second exchange zone 9b is less and therefore the heat exchange is also less.
  • the second exchange zone 9b Conversely, in the second direction of circulation, it is the second exchange zone 9b is reached first and the first exchange zone 9a then.
  • the thermal management circuit 1 in that it comprises a heat exchange device 9 allowing circulation in two distinct traffic directions as well as its control method, allows a homogeneous thermal management of the battery modules. M, particularly during a fast charge of the batteries where the cooling needs are important and where a good homogeneity of this cooling over the entire surface of the battery modules M is important.

Abstract

The present invention relates to a circuit for thermal management (1) of an electrical storage device (D) for a motor vehicle, inside of which a refrigerant fluid circulates, comprising at least one battery module (M), the thermal management circuit (1) comprising at least one compressor (3), a first heat exchanger (5), a first expansion device (7) and at least one heat exchange device 10 (9) placed at each battery module (M), the heat exchange device (9) comprising a distribution switch (11) and at least one first heat exchange area (9a) and one second heat exchange area (9b) connected in a series, said distribution switch (11) being configured so as to redirect the refrigerant fluid first toward 15 the first heat exchange area (9a) and to recover the refrigerant fluid exiting the second exchange area (9b) in a first circulation direction, or to redirect the refrigerant fluid first toward the second heat exchange area (9b) and to recover the refrigerant fluid exiting the first exchange area (9a) in a second circulation direction.

Description

CIRCUIT DE GESTION THERMIQUE D’UN DISPOSITIF DE STOCKAGE ELECTRIQUE D’UN VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE DE  THERMAL MANAGEMENT CIRCUIT OF AN ELECTRICAL STORAGE DEVICE OF A MOTOR VEHICLE AND METHOD OF
PILOTAGE ASSOCIE  ASSOCIATED PILOTAGE
La présente invention traite du domaine des circuits de gestion thermique pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, et plus particulièrement, la présente invention se rapporte aux circuits de gestion thermique permettant une régulation thermique d’un dispositif de stockage électrique destiné aux véhicules automobiles électriques ou hybrides. The present invention relates to the field of thermal management circuits for a vehicle, in particular for a motor vehicle, and more particularly, the present invention relates to thermal management circuits allowing thermal regulation of an electrical storage device intended for electric motor vehicles or hybrids.
Ces véhicules, qu’ils soient totalement électriques ou bien hybrides, c’est-à-dire combinant l’utilisation d’un moteur thermique et d’un moteur électrique, nécessitent donc un approvisionnement en énergie électrique conséquent et sont équipés de dispositifs de stockage électrique, comportant généralement plusieurs modules de batteries. Des modules de batteries, c’est-à-dire une pluralité de cellules électriques connectées entre elles, sont ainsi agencés dans le châssis de ces véhicules. Ces modules de batteries supportent mal de fonctionner en dehors d’une plage de températures déterminées, généralement située autour de 45°C. En dehors de cette plage de température, le fonctionnement des modules de batteries ainsi que sa durée de vie des peut être diminuée. De plus, au-dessus de cette plage de température, les modules de batteries peuvent atteindre des hautes températures auxquelles il peut se détériorer. Cela est notamment le cas lors de la charge des modules de batteries. These vehicles, whether they are totally electric or hybrid, that is to say combining the use of a heat engine and an electric motor, therefore require a substantial supply of electrical energy and are equipped with safety devices. electrical storage, generally comprising several battery modules. Battery modules, that is to say a plurality of electric cells connected together, are thus arranged in the chassis of these vehicles. These battery modules have difficulty operating outside a certain temperature range, usually around 45 ° C. Outside this temperature range, the operation of the battery modules as well as its service life can be reduced. In addition, above this temperature range, the battery modules can reach high temperatures at which it can deteriorate. This is particularly the case when charging the battery modules.
Il est connu d’utiliser un circuit de fluide réfrigérant, par ailleurs utilisé pour chauffer ou refroidir différentes zones ou différents composants du véhicule, pour refroidir ou réchauffer le dispositif de stockage électrique selon les besoins. It is known to use a refrigerant circuit, also used to heat or cool different areas or different components of the vehicle, to cool or heat the electrical storage device as needed.
A titre d’exemple, le circuit de fluide réfrigérant peut être suffisant pour refroidir les modules de batteries lors d’une phase de charge classique du dispositif de stockage électrique du véhicule, à savoir une phase de charge réalisée en raccordant le véhicule pendant plusieurs heures au réseau électrique domestique. Cette technique de charge permet de maintenir la température du dispositif de stockage électrique en dessous d’un certain seuil, ce qui permet de réduire les dimensions du circuit de gestion thermique du dispositif de stockage électrique, notamment pour son refroidissement. For example, the refrigerant circuit may be sufficient to cool the battery modules during a conventional charging phase of the storage device electric vehicle, namely a charging phase performed by connecting the vehicle for several hours to the home electrical network. This charging technique makes it possible to maintain the temperature of the electrical storage device below a certain threshold, which makes it possible to reduce the dimensions of the thermal management circuit of the electrical storage device, in particular for its cooling.
Cependant, une nouvelle technique de charge rapide a fait son apparition récemment. Elle consiste à charger le dispositif de stockage électrique sous une tension et un ampérage élevés, de manière à charger le dispositif de stockage électrique en un temps réduit de quelques dizaines de minutes. Toutefois cette charge rapide implique un échauffement du dispositif de stockage électrique important de part un effet Joule ainsi que des réactions chimiques exothermiques ce qui impose un dimensionnement plus important du/des échangeur(s) de chaleur destiné(s) à la régulation thermique du dispositif de stockage électrique. Toutefois, si le besoin en refroidissement du dispositif de stockage électrique est très important lors des phases de charge rapide, ce besoin diminue lors de phases de roulage ou de charge dite « classique ». L’utilisation d’un échangeur de chaleur surdimensionné est alors inutilement consommateur d’énergie ou générateur de poids et/ou d’encombrement. Un autre point important lors de cette charge rapide est d’avoir un refroidissement homogène des batteries et modules de batteries notamment afin de permettre une charge rapide la plus courte possible. However, a new fast charge technique has appeared recently. It consists in charging the electrical storage device with high voltage and amperage so as to charge the electric storage device in a reduced time of a few tens of minutes. However, this rapid charge involves heating of the electrical storage device which is important because of a Joule effect as well as exothermic chemical reactions, which imposes a larger dimensioning of the heat exchanger (s) intended for the thermal regulation of the device. electrical storage. However, if the need for cooling of the electrical storage device is very important during rapid charging phases, this need decreases during rolling phases or so-called "conventional" load. The use of an oversized heat exchanger is then unnecessarily energy consuming or generator of weight and / or bulk. Another important point during this fast charge is to have a homogeneous cooling of batteries and battery modules in particular to allow a fast charge as short as possible.
La présente invention propose de résoudre au moins en partie les inconvénients de l’art antérieur et propose un circuit de gestion thermique ainsi que son procédé de pilotage permettant une gestion thermique homogène des modules de batteries. The present invention proposes to solve at least partly the disadvantages of the prior art and proposes a thermal management circuit and its control method for a uniform thermal management of the battery modules.
La présente invention concerne donc un circuit de gestion thermique d’un dispositif de stockage électrique d’un véhicule automobile à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant, le dispositif de stockage électrique comportant au moins un module de batteries, le circuit de gestion thermique comportant au moins, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un premier échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air externe, un premier dispositif de détente et au moins un dispositif d’échange de chaleur disposé au niveau de chaque module de batteries, The present invention therefore relates to a thermal management circuit of an electrical storage device of a motor vehicle inside which a refrigerant circulates, the electrical storage device comprising at least one battery module, the thermal management circuit at least in the sense a refrigerant circulation circuit, a compressor, a first heat exchanger to be traversed by an external air flow, a first expansion device and at least one heat exchange device disposed at each battery module,
le dispositif d’échange de chaleur comportant un commutateur de distribution du fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de détente et au moins une première zone d’échange de chaleur et une deuxième zone d’échange de chaleur connectées en série, ledit commutateur de distribution étant configuré de sorte à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la première zone d’échange de chaleur et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la deuxième zone d’échange dans un premier sens de circulation, ou à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la deuxième zone d’échange de chaleur et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la première zone d’échange dans un deuxième sens de circulation.  the heat exchange device comprising a refrigerant distribution switch from the first expansion device and at least a first heat exchange zone and a second heat exchange zone connected in series, said distribution switch being configured to redirect the coolant first to the first heat exchange zone and recover the coolant at the outlet of the second exchange zone in a first direction of flow, or to redirect the coolant first to the first heat exchange zone; the second heat exchange zone and recover the refrigerant at the outlet of the first exchange zone in a second direction of circulation.
Le fait que le dispositif d’échange permette la circulation dans un premier et un deuxième sens permet, en alternant ces sens de circulation, permet d’avoir une gestion thermique plus homogène au niveau du module de batteries.  The fact that the exchange device allows the circulation in a first and a second direction allows, alternating these directions of circulation, allows for a more uniform thermal management at the battery module.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif d’échange de chaleur est un échangeur de chaleur comprenant un chenal de circulation du fluide réfrigérant comportant des branches de circulations à contre-courant disposées en série, la première zone d’échange de chaleur correspondant à une première branche de circulation et la deuxième zone d’échange de chaleur correspondant à une deuxième branche de circulation. According to one aspect of the invention, the heat exchange device is a heat exchanger comprising a refrigerant circulation channel having countercurrent flow branches arranged in series, the corresponding first heat exchange zone. a first circulation branch and the second heat exchange zone corresponding to a second branch of circulation.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif d’échange de chaleur comporte, une pluralité d’échangeurs de chaleur, la première zone d’échange de chaleur correspondant à un premier échangeur de chaleur et la deuxième zone d’échange de chaleur correspondant à un deuxième échangeur de chaleur. Selon un autre aspect de l’invention, le commutateur de distribution comporte : une entrée de fluide réfrigérant connectée au premier dispositif de détente, au moins une première entrée-sortie de fluide réfrigérant pilotable et connectée à la première zone d’échange de chaleur, According to another aspect of the invention, the heat exchange device comprises, a plurality of heat exchangers, the first heat exchange zone corresponding to a first heat exchanger and the second heat exchange zone. corresponding to a second heat exchanger. According to another aspect of the invention, the distribution switch comprises: a refrigerant fluid inlet connected to the first expansion device, at least a first controllable refrigerant fluid inlet-outlet and connected to the first heat exchange zone,
une deuxième entrée-sortie de fluide réfrigérant pilotable et connectée à la deuxième zone d’échange de chaleur, et  a second input / output of refrigerant fluid controllable and connected to the second heat exchange zone, and
une sortie de fluide réfrigérant par laquelle le fluide réfrigérant étant passé dans le dispositif d’échange de chaleur est évacué.  a coolant outlet through which the coolant is passed into the heat exchange device is evacuated.
Selon un autre aspect de l’invention, le commutateur de distribution est une vanne quatre- voies connectée à l’entrée, à la sortie ainsi qu’aux différentes entrées- sorties de fluide réfrigérant. According to another aspect of the invention, the distribution switch is a four-way valve connected to the inlet, the outlet and to the various coolant inlets / outlets.
Selon un autre aspect de l’invention, le commutateur de distribution comporte une pluralité de branchements reliant l’entrée ainsi que la sortie avec chacune des entrées- sorties de fluide réfrigérant, chacun des branchements comportant un moyen de blocage pilotable du fluide réfrigérant afin de définir sa destination. According to another aspect of the invention, the distribution switch comprises a plurality of connections connecting the inlet and the outlet with each of the refrigerant fluid inlets-outlets, each of the connections comprising a means of controllable blocking of the coolant in order to define its destination.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de gestion thermique comporte au moins deux modules de batteries et au moins deux dispositifs d’échange de chaleur associés, lesdits dispositifs d’échange de chaleur étant connectés en parallèle les uns aux autres, le premier dispositif de détente étant commun pour lesdits dispositifs d’échange de chaleur. According to another aspect of the invention, the thermal management circuit comprises at least two battery modules and at least two associated heat exchange devices, said heat exchange devices being connected in parallel with each other, the first expansion device being common for said heat exchange devices.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de gestion thermique comporte au moins une branche primaire comportant le premier dispositif de détente et l’au moins un dispositif d’échange de chaleur et au moins une branche secondaire disposée en parallèle de l’au moins une branche primaire et comprenant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur. According to another aspect of the invention, the thermal management circuit comprises at least one primary branch comprising the first expansion device and the at least one heat exchange device and at least one secondary branch disposed in parallel with the at least one primary branch and including, in the direction of circulation refrigerant, a second expansion device and a second heat exchanger.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de gestion thermique comporte sur sa branche primaire, un troisième dispositif de détente disposé en aval du ou des dispositifs d’échange de chaleur. According to another aspect of the invention, the thermal management circuit comprises on its primary branch, a third expansion device disposed downstream of the heat exchange device or devices.
La présente invention concerne également un procédé de pilotage d’un circuit de gestion thermique, ledit circuit de gestion thermique comportant au moins, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un premier échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air externe, un premier dispositif de détente et au moins un dispositif d’échange de chaleur disposé au niveau de chaque module de batteries, selon l’une quelconque des revendications précédentes, The present invention also relates to a control method of a thermal management circuit, said thermal management circuit comprising at least, in the direction of circulation of the refrigerant, a compressor, a first heat exchanger to be traversed by a flow external air, a first expansion device and at least one heat exchange device disposed at each battery module, according to any one of the preceding claims,
ledit dispositif d’échange de chaleur comportant un commutateur de distribution du fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de détente et au moins une première zone d’échange de chaleur et une deuxième zone d’échange de chaleur connectées en série, ledit commutateur de distribution étant configuré de sorte à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la première zone d’échange de chaleur et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la deuxième zone d’échange dans un premier sens de circulation, ou à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la deuxième zone d’échange de chaleur et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la première zone d’échange dans un deuxième sens de circulation,  said heat exchange device having a coolant distribution switch from the first expansion device and at least a first heat exchange zone and a second heat exchange zone connected in series, said distribution switch being configured to redirect the coolant first to the first heat exchange zone and recover the coolant at the outlet of the second exchange zone in a first direction of flow, or to redirect the coolant first to the first heat exchange zone; the second heat exchange zone and recovering the refrigerant at the outlet of the first exchange zone in a second direction of circulation,
ledit procédé comportant un cycle de refroidissement d’un module de batteries, ledit cycle de refroidissement comprenant une première étape de refroidissement durant laquelle le fluide réfrigérant circule dans le premier sens de circulation et une deuxième étape de refroidissement durant laquelle le fluide réfrigérant circule dans le deuxième sens de circulation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : said method comprising a cooling cycle of a battery module, said cooling cycle comprising a first cooling step during which the coolant circulates in the first direction of circulation and a second cooling stage during which the coolant circulates in the second direction of circulation. Other features and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following description, given by way of illustrative and nonlimiting example, and the appended drawings among which:
la figure 1 montre une représentation schématique d’un dispositif de stockage électrique,  FIG. 1 shows a schematic representation of an electrical storage device,
les figures 2 et 3 montrent une représentation schématique du circuit de gestion thermique selon un premier mode de réalisation,  FIGS. 2 and 3 show a schematic representation of the thermal management circuit according to a first embodiment,
les figures 4 et 5 montrent une représentation schématique du circuit de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation,  FIGS. 4 and 5 show a schematic representation of the thermal management circuit according to a second embodiment,
les figures 6 et 7 montrent une représentation schématique du commutateur de distribution du fluide réfrigérant selon deux modes de réalisation, la figure 8 montre une représentation schématique du circuit de gestion thermique selon un troisième mode de réalisation,  FIGS. 6 and 7 show a schematic representation of the coolant distribution switch according to two embodiments, FIG. 8 shows a schematic representation of the thermal management circuit according to a third embodiment,
la figure 9 montre une représentation schématique du circuit de gestion thermique selon un quatrième mode de réalisation.  Figure 9 shows a schematic representation of the thermal management circuit according to a fourth embodiment.
Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références. The identical elements in the different figures bear the same references.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. The following achievements are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not necessarily mean that each reference relates to the same embodiment, or that the features apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments may also be combined and / or interchanged to provide other embodiments.
Dans la présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tels ou tels critères. In the present description, it is possible to index certain elements or parameters, for example first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on. In this case, it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria close but not identical. This indexing does not imply a priority one element, parameter or criterion with respect to another and it is easy to interchange such denominations without departing from the scope of the present description. This indexing does not imply either an order in time for example to appreciate such or such criteria.
Dans la présente demande, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide. In the present application, the term "placed upstream" means that one element is placed before another relative to the direction of flow of a fluid. Conversely, "downstream" means that one element is placed after another relative to the direction of fluid flow.
La figure 1 montre une représentation schématique d’un dispositif de stockage électrique D d’un véhicule automobile. Ce dispositif de stockage électrique D comporte au moins un module de batteries M. Par modules de batteries M, on entend plus particulièrement une pluralité de cellules électriques connectées entre elles. Ces modules de batteries M sont agencés dans le véhicule automobile électrique ou hybride, par exemple dans le châssis ou dans le coffre. Chaque module de batteries M est refroidit individuellement par au moins un dispositif d’échange de chaleur 9 dédié. Figure 1 shows a schematic representation of an electrical storage device D of a motor vehicle. This electrical storage device D comprises at least one battery module M. By battery modules M, more particularly means a plurality of electric cells connected together. These battery modules M are arranged in the electric or hybrid motor vehicle, for example in the chassis or in the trunk. Each battery module M is individually cooled by at least one dedicated heat exchange device 9.
Dans l’exemple présenté à la figure 1, le dispositif de stockage électrique D comporte trois modules de batteries M placés côte à côte, cependant il est tout à fait possible d’imaginer un dispositif de stockage électrique D comportant des modules de batteries M placés à des endroits différents du véhicule automobile.  In the example shown in FIG. 1, the electrical storage device D comprises three battery modules M placed side by side, but it is quite possible to imagine an electrical storage device D comprising battery modules M placed at different places of the motor vehicle.
Sur les figures 2 à 5 et 7, le sens de circulation du fluide réfrigérant est représenté par des flèches. In Figures 2 to 5 and 7, the flow direction of the refrigerant is represented by arrows.
Les figures 2 et 3 montrent quant à elles des représentations schématiques d’un circuit de gestion thermique 1 à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant pour un dispositif de stockage électrique D. Le circuit de gestion thermique 1 comporte au moins, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur 3 et un premier échangeur de chaleur de chaleur 5 destiné à être traversé par un flux d’air externe 100. Ce premier échangeur de chaleur 5 correspondant plus particulièrement à un condenseur par exemple disposé au niveau de la face avant du véhicule automobile. Figures 2 and 3 show for their schematic representations of a thermal management circuit 1 inside which circulates a refrigerant for an electrical storage device D. The thermal management circuit 1 comprises at least, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a compressor 3 and a first heat exchanger 5 to be traversed by an external air flow 100. This first heat exchanger 5 corresponding more particularly to a condenser for example disposed at the front of the motor vehicle.
En aval du premier échangeur de chaleur 5, le circuit de gestion thermique 1 se divise en une branche primaire A et une branche secondaire B. Les branches primaire A et secondaire B sont disposées en parallèle l’une avec l’autre et sont raccordées au niveau d’un premier point de raccordement l9a disposé en aval du premier échangeur de chaleur 5 et d’un deuxième point de raccordement l9b disposé en amont du compresseur 3. Downstream of the first heat exchanger 5, the thermal management circuit 1 is divided into a primary branch A and a secondary branch B. The primary branches A and secondary B are arranged in parallel with each other and are connected to the a level of a first connection point 19a disposed downstream of the first heat exchanger 5 and a second connection point 19b disposed upstream of the compressor 3.
La branche primaire A comporte, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un premier dispositif de détente 7 et au moins un dispositif d’échange de chaleur 9 disposé au niveau de chaque module de batterie M. The primary branch A comprises, in the direction of flow of the coolant, a first expansion device 7 and at least one heat exchange device 9 disposed at each battery module M.
Plus particulièrement, le dispositif d’échange de chaleur 9 comporte :  More particularly, the heat exchange device 9 comprises:
• un commutateur de distribution 11 du fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de détente 7,  A distribution switch 11 for the coolant from the first expansion device 7,
• au moins une première zone d’échange de chaleur 9a et une deuxième zone d’échange de chaleur 9b connectées en série.  At least one first heat exchange zone 9a and a second heat exchange zone 9b connected in series.
Ce commutateur de distribution 11 est configuré de sorte à :  This distribution switch 11 is configured to:
• rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la première zone d’échange de chaleur 9a et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la deuxième zone d’échange 9b dans un premier sens de circulation, comme illustré à la figure 2, ou • rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la deuxième zone d’échange de chaleur 9b et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la première zone d’échange 9a dans un deuxième sens de circulation, comme illustré à la figure 3. Les zones d’échange de chaleur 9a, 9b jouent un rôle d’évaporateur et permettent notamment le refroidissement des modules de batteries M. • redirect the coolant first to the first heat exchange zone 9a and recover the refrigerant at the outlet of the second exchange zone 9b in a first direction of circulation, as shown in FIG. 2, or • redirect the refrigerant first to the second heat exchange zone 9b and recover the refrigerant at the outlet of the first exchange zone 9a in a second direction of circulation, as shown in FIG. heat exchange 9a, 9b act as an evaporator and in particular allow the cooling of the battery modules M.
Le fait que le dispositif d’échange 9 permette la circulation dans un premier et un deuxième sens permet, en alternant ces sens de circulation, d’avoir une gestion thermique plus homogène au niveau du module de batteries M. Cela est particulièrement le cas lors d’une charge rapide où les besoins en refroidissement sont importants et où une bonne homogénéité de ce refroidissement sur toute la surface des modules de batteries M est importante.  The fact that the exchange device 9 allows the circulation in a first and a second direction allows, alternating these directions of circulation, to have a more uniform thermal management at the battery module M. This is particularly the case when a fast charge where the cooling requirements are important and where a good homogeneity of this cooling over the entire surface of the battery modules M is important.
En effet, dans le premier sens de circulation, la première zone d’échange 9a est atteinte en premier et donc la différence de température entre le fluide réfrigérant et la première zone d’échange 9a est maximale. Lorsque le fluide réfrigérant arrive au niveau de la deuxième zone d’échange 9b, la différence de température entre le fluide réfrigérant et la deuxième zone d’échange 9b est moindre et donc les échanges thermiques sont également moindres. À l’inverse, dans le deuxième sens de circulation, c’est la deuxième zone d’échange 9b est atteinte en premier et la première zone d’échange 9a ensuite. En alternant les sens de circulation il est donc possible d’ homogénéiser la température au niveau du module de batteries et ainsi de le refroidir plus efficacement.  Indeed, in the first direction of circulation, the first exchange zone 9a is reached first and therefore the temperature difference between the refrigerant and the first exchange zone 9a is maximum. When the coolant reaches the second exchange zone 9b, the temperature difference between the refrigerant and the second exchange zone 9b is less and therefore the heat exchange is also less. Conversely, in the second direction of circulation, it is the second exchange zone 9b is reached first and the first exchange zone 9a thereafter. By alternating the directions of circulation it is thus possible to homogenize the temperature at the level of the battery module and thus to cool it more efficiently.
La branche secondaire B peut comporter quant à elle, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un deuxième dispositif de détente 13 et un deuxième échangeur de chaleur 15. Ce deuxième échangeur de chaleur 15 peut être notamment destiné à permettre des échanges directement ou indirectement avec un flux d’air interne 200 destiné à alimenter l’habitacle du véhicule automobile. The secondary branch B may comprise, in the direction of circulation of the coolant, a second expansion device 13 and a second heat exchanger 15. This second heat exchanger 15 may be intended in particular to allow exchanges directly or indirectly with an internal air flow 200 for supplying the passenger compartment of the motor vehicle.
Le deuxième échangeur de chaleur 15 peut être directement traversé par le flux d’air interne 200 comme illustré sur la figure 2. Dans ce cas, ce deuxième échangeur de chaleur 15 peut être un évaporateur et être disposé dans un dispositif de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC en anglais pour Heating, Ventilation ans Air- Conditioning). The second heat exchanger 15 may be directly traversed by the internal air flow 200 as shown in FIG. 2. In this case, this second heat exchanger heat 15 may be an evaporator and be arranged in a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) device.
Le deuxième échangeur de chaleur 15 peut également être connecté à un deuxième circuit de gestion thermique, par exemple un circuit de fluide caloporteur qui sera lui-même en contact avec le flux d’air interne 200 dans le dispositif de chauffage, ventilation et climatisation.  The second heat exchanger 15 may also be connected to a second thermal management circuit, for example a heat transfer fluid circuit which will itself be in contact with the internal air flow 200 in the heating, ventilation and air conditioning device.
D’autres types de branche secondaire B peuvent néanmoins être possibles, par exemple une branche secondaire B permettant un fonctionnement dans un mode pompe à chaleur permettant de chauffer le flux d’air interne 200.  Other types of secondary branch B may nevertheless be possible, for example a secondary branch B allowing operation in a heat pump mode for heating the internal air flow 200.
Les premier et deuxième dispositifs de détente 7, 13, peuvent notamment comporter une fonction d’arrêt afin de bloquer ou non la circulation du fluide réfrigérant et contrôler dans quelle branche le fluide réfrigérant circule. Une solution alternative est de munir la branche primaire A et/ou la branche secondaire B d’une vanne d’arrêt. The first and second expansion devices 7, 13 may in particular comprise a stop function in order to block or not the circulation of the refrigerant and to control which branch the refrigerant circulates. An alternative solution is to provide the primary branch A and / or the secondary branch B of a stop valve.
Le circuit de gestion thermique 1 peut également comporter un échangeur de chaleur interne 17 de sorte à permettre les échanges de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 5 et le fluide réfrigérant en amont de l’entrée du compresseur 3. Cet échangeur de chaleur interne 17 permet notamment d’améliorer le coefficient de performance du circuit de gestion thermique 1. The thermal management circuit 1 may also include an internal heat exchanger 17 so as to allow the exchange of heat between the refrigerant at the outlet of the first heat exchanger 5 and the refrigerant upstream of the inlet of the compressor 3. This In particular, the internal heat exchanger 17 makes it possible to improve the coefficient of performance of the thermal management circuit 1.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, le dispositif d’échange de chaleur 9 peut être un échangeur de chaleur comportant un chenal de circulation du fluide réfrigérant comportant des branches de circulations à contre- courant et disposées en série. La première zone d’échange de chaleur 9a correspond alors à une première branche de circulation et la deuxième zone d’échange de chaleur 9b correspond à une deuxième branche de circulation. Un tel échangeur de chaleur est par exemple une plaque froide destinée à être disposée sous un module de batteries ou alors en entre deux modules de batteries M. Cette plaque froide comporte notamment un chenal de circulation en « U » du fluide réfrigérant formé par deux branches de circulations en série. According to a first embodiment illustrated in FIGS. 2 and 3, the heat exchange device 9 may be a heat exchanger comprising a refrigerant circulation channel comprising countercurrent circulation branches and arranged in series. The first heat exchange zone 9a then corresponds to a first circulation branch and the second heat exchange zone 9b corresponds to a second circulation branch. Such a heat exchanger is for example a cold plate intended to be arranged under a battery module or then between two battery modules M. This cold plate comprises in particular a flow channel in "U" refrigerant fluid formed by two branches of circulations in series.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, le dispositif d’échange de chaleur 9 peut comporter une pluralité d’échangeurs de chaleur. La première zone d’échange de chaleur 9a correspond alors à un premier échangeur de chaleur et la deuxième zone d’échange de chaleur 9b correspond à un deuxième échangeur de chaleur. Dans l’exemple présenté aux figure 4 et 5, le dispositif d’échange de chaleur 9 comporte deux échangeurs de chaleurs branchés en séries. According to a second embodiment illustrated in FIGS. 4 and 5, the heat exchange device 9 may comprise a plurality of heat exchangers. The first heat exchange zone 9a then corresponds to a first heat exchanger and the second heat exchange zone 9b corresponds to a second heat exchanger. In the example shown in FIGS. 4 and 5, the heat exchange device 9 comprises two heat exchangers connected in series.
La présente invention ne se limite pas à deux zones d’échange de chaleur 9a, 9b. En effet il est tout à fait possible d’imaginer des modes de réalisation alternatifs dans lesquels le dispositif d’échange de chaleur 9 comporte plus de deux zones d’échange de chaleur 9a, 9b connectées en série. Notamment dans le cadre du premier mode de réalisation, l’échangeur de chaleur peut comporter plus de deux chenaux. Dans le cadre du deuxième mode de réalisation, le dispositif d’échange de chaleur peut comporter plus de deux échangeurs de chaleur branchés en série. The present invention is not limited to two heat exchange zones 9a, 9b. Indeed it is quite possible to imagine alternative embodiments in which the heat exchange device 9 comprises more than two heat exchange zones 9a, 9b connected in series. In particular in the context of the first embodiment, the heat exchanger may comprise more than two channels. In the context of the second embodiment, the heat exchange device may comprise more than two heat exchangers connected in series.
Afin de pouvoir mettre en œuvre les deux sens de circulation du fluide réfrigérant, comme illustré aux figures 6 et 7, le commutateur de distribution 11 comporte notamment : In order to be able to implement the two directions of circulation of the refrigerant fluid, as illustrated in FIGS. 6 and 7, the distribution switch 11 notably comprises:
• une entrée 1 la de fluide réfrigérant connectée au premier dispositif de détente 7, An inlet 1a of refrigerant fluid connected to the first expansion device 7,
• au moins une première entrée-sortie l lc de fluide réfrigérant pilotable et connectée à la première zone d’échange de chaleur 9a, At least a first inlet-outlet 1c of refrigerant fluid which can be controlled and connected to the first heat exchange zone 9a,
• une deuxième entrée- sortie l ld de fluide réfrigérant pilotable et connectée à la deuxième zone d’échange de chaleur 9b, et • une sortie 1 lb de fluide réfrigérant par laquelle le fluide réfrigérant étant passé dans le dispositif d’échange de chaleur 9 est évacué. A second input-output l ld of coolant that can be controlled and connected to the second heat exchange zone 9b, and An outlet 1 lb of refrigerant through which the refrigerant is passed through the heat exchange device 9 is evacuated.
Le commutateur de distribution 11 est notamment configuré pour que dans le premier sens de circulation (illustré aux figures 2 et 4) l’entrée l la soit connectée à la première entrée-sortie l lc de sorte que le fluide réfrigérant issu du premier dispositif de détente 7 circule en premier dans la première zone d’échange 9a. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans la deuxième zone d’échange 9b, passe par la deuxième entrée-sortie 1 ld qui est quant à elle connectée à la sortie 1 lb afin d’évacuer le fluide réfrigérant vers le compresseur 3.  The distribution switch 11 is in particular configured so that in the first direction of circulation (illustrated in FIGS. 2 and 4) the inlet 1a is connected to the first inlet-outlet 11c so that the refrigerant fluid coming from the first trigger 7 flows first into the first exchange zone 9a. The refrigerant then circulates in the second exchange zone 9b, passes through the second inlet-outlet 1dd which is connected to the outlet 1b for discharging the refrigerant towards the compressor 3.
Le commutateur de distribution 11 est également configuré pour que dans le deuxième sens de circulation (illustré aux figures 3 et 5) l’entrée l la soit connectée à la deuxième entrée-sortie l ld de sorte que le fluide réfrigérant issu du premier dispositif de détente 7 circule en premier dans la deuxième zone d’échange 9b. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans la première zone d’échange 9c, passe par la première entrée-sortie l lc qui est quant à elle connectée à la sortie l lb afin d’évacuer le fluide réfrigérant vers le compresseur 3.  The distribution switch 11 is also configured so that in the second direction of circulation (illustrated in FIGS. 3 and 5), the inlet 1a is connected to the second inlet-outlet 11d so that the refrigerant coming from the first trigger 7 flows first into the second exchange zone 9b. The refrigerant then circulates in the first exchange zone 9c, passes through the first inlet-outlet 1c which is connected to the outlet 1b in order to discharge the refrigerant towards the compressor 3.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 6, le commutateur de distribution 11 peut être une vanne quatre- voies. Cette vanne quatre-voies est disposée de sorte à être connectée à l’entrée l la, à la sortie l lb ainsi qu’aux différentes entrées- sorties l ld, l lc de fluide réfrigérant. According to a first embodiment illustrated in FIG. 6, the distribution switch 11 may be a four-way valve. This four-way valve is arranged to be connected to the inlet 1a, the outlet 1b and the various inlets-outlets 11d, 11c of refrigerant.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 7, le commutateur de distribution 11 peut comporter une pluralité de branchements reliant l’entrée l la ainsi que la sortie l lb avec chacune des entrées-sorties l lb, l lc de fluide réfrigérant. Le commutateur de distribution 11 comporte au niveau de chacun de ses branchements un moyen de blocage pilotable 110 du fluide réfrigérant afin de définir sa destination. Dans l’exemple illustré à la figure 7, ces moyens de blocage pilotables 110 sont des vannes d’arrêts disposées sur chaque branchement. La figure 8 montre un mode de réalisation alternatif dans lequel le circuit de gestion thermique 1 comporte au moins deux modules de batteries M et au moins deux dispositifs d’échange de chaleur 9, 9’ associés. Ces dispositifs d’échange de chaleur 9, 9’ sont connectés en parallèle les uns aux autres dans la branche primaire A. Le premier dispositif de détente 7 est commun pour lesdits dispositifs d’échange de chaleur 9, 9’, c’est-à-dire que les différents dispositifs d’échange de chaleur 9, 9’ sont tous alimentés par le fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de détente 7. According to a second embodiment illustrated in FIG. 7, the distribution switch 11 may comprise a plurality of connections connecting the inlet 1a and the outlet 1b with each of the inlet-outlets 1b, 1c of refrigerant. The distribution switch 11 comprises at each of its branches a controllable blocking means 110 of the refrigerant to define its destination. In the example illustrated in FIG. 7, these controllable blocking means 110 are stop valves arranged on each branch. FIG. 8 shows an alternative embodiment in which the thermal management circuit 1 comprises at least two battery modules M and at least two associated heat exchange devices 9, 9 '. These heat exchange devices 9, 9 'are connected in parallel with each other in the primary branch A. The first expansion device 7 is common for said heat exchange devices 9, 9', that is, that is to say that the various heat exchange devices 9, 9 'are all supplied by the refrigerant fluid from the first expansion device 7.
Le fait de connecter les différents dispositifs d’échange de chaleur 9, 9’ en parallèle et que le premier dispositif de détente 7 soit communs auxdits dispositifs d’échange de chaleur 9, 9’, permet notamment que la différence de température entre le fluide réfrigérant et les modules de batteries M soient la même au niveau de chaque dispositif d’échange de chaleur 9, 9’.  The fact of connecting the different heat exchange devices 9, 9 'in parallel and that the first expansion device 7 is common to said heat exchange devices 9, 9', allows in particular that the temperature difference between the fluid refrigerant and battery modules M are the same at each heat exchange device 9, 9 '.
De plus, il est également possible ainsi de contrôler vers quel dispositif d’échange de chaleur 9, 9’ le fluide réfrigérant peut aller, par exemple en fermant complètement les commutateursde distribution 11 ou au moyen de vannes d’arrêt dédiées (non représentées).  In addition, it is also possible to control to which heat exchange device 9, 9 'the refrigerant can go, for example by completely closing the distribution switches 11 or by means of dedicated stop valves (not shown) .
Selon un dernier mode de réalisation illustré à la figure 9, le circuit de gestion thermique 1 peut comporter sur sa branche primaire A, en aval du ou des dispositifs d’échange de chaleur 9, un troisième dispositif de détente 21. Ce troisième dispositif de détente 21 peut notamment être apte à être traversé sans perte de pression ou bien contourné par une branche de contournement C comportant une vanne d’arrêt 23. According to a last embodiment illustrated in FIG. 9, the thermal management circuit 1 may comprise, on its primary branch A, downstream of the heat exchange device (s) 9, a third expansion device 21. This third device The detent 21 may in particular be able to be traversed without loss of pressure or bypassed by a bypass branch C comprising a stop valve 23.
Ce troisième dispositif de détente 21 permet notamment que le fluide réfrigérant en sortie du premier dispositif de détente 7 puisse avoir une pression différente de celle du fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente 13. Cela permet ainsi de contrôler le niveau d’échange thermique au niveau du dispositif d’échange de chaleur 9 et du deuxième échangeur de chaleur 15 indépendamment l’un de l’autre. Le troisième dispositif de détente 21 permet alors que le fluide réfrigérant en sortie de la branche primaire A soit à la même pression que le fluide réfrigérant en sortie de la branche secondaire B avant d’entrer dans le compresseur 3. This third expansion device 21 allows in particular that the refrigerant fluid at the outlet of the first expansion device 7 can have a pressure different from that of the refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device 13. This thus makes it possible to control the level of heat exchange at the level of the heat exchange device 9 and the second heat exchanger 15 independently of one another. The third expansion device 21 then allows the refrigerant fluid to exit the branch primary A is at the same pressure as the refrigerant at the outlet of the secondary branch B before entering the compressor 3.
La présente invention concerne également un procédé de pilotage d’un circuit de gestion thermique 1. Ce procédé comporte notamment un cycle de refroidissement d’un module de batteries répété. Un cycle de refroidissement comporte une première étape de refroidissement durant laquelle le fluide réfrigérant circule dans le premier sens de circulation et une deuxième étape de refroidissement durant laquelle le fluide réfrigérant circule dans le deuxième sens de circulation. The present invention also relates to a method for controlling a thermal management circuit 1. This method comprises in particular a cooling cycle of a repeated battery module. A cooling cycle comprises a first cooling step during which the refrigerant circulates in the first direction of circulation and a second cooling stage during which the refrigerant circulates in the second direction of circulation.
Lors de la transition d’un sens de circulation à un autre, la circulation du fluide réfrigérant dans le dispositif d’échange de chaleur 9 est stoppée. Cet arrêt de la circulation du fluide réfrigérant peut être notamment réalisé par la fermeture du commutateur de distribution 11 dudit dispositif d’échange de chaleur 9 afin d’avoir un contrôle individuel de chaque dispositif d’échange de chaleur 9. Une autre solution peut également être une fermeture du premier dispositif de détente 7 qui permet un arrêt générale du fluide réfrigérant dans toute la branche primaire A.  During the transition from one direction of circulation to another, the circulation of the refrigerant in the heat exchange device 9 is stopped. This stop of the circulation of the refrigerant fluid can be achieved in particular by closing the distribution switch 11 of said heat exchange device 9 in order to have an individual control of each heat exchange device 9. Another solution can also be be a closure of the first expansion device 7 which allows a general stop of the refrigerant throughout the primary branch A.
Ce cycle de refroidissement en alternant les sens de circulation permet d’avoir une gestion thermique plus homogène au niveau du module batterie. Cela est particulièrement le cas lors d’une charge rapide des batteries où les besoins en refroidissement sont importants et où une bonne homogénéité de ce refroidissement sur toute la surface des modules de batteries M est importante.  This cooling cycle by alternating the direction of circulation allows for a more uniform thermal management at the battery module. This is particularly the case during rapid charging of the batteries where the cooling requirements are important and where a good homogeneity of this cooling over the entire surface of the battery modules M is important.
Dans le premier sens de circulation, la première zone d’échange 9a est atteinte en premier et donc la différence de température entre le fluide réfrigérant et la première zone d’échange 9a est maximale. Lorsque le fluide réfrigérant arrive au niveau de la deuxième zone d’échange 9b, la différence de température entre le fluide réfrigérant et la deuxième zone d’échange 9b est moindre et donc les échanges thermiques sont également moindres. À l’inverse, dans le deuxième sens de circulation, c’est la deuxième zone d’échange 9b est atteinte en premier et la première zone d’échange 9a ensuite. En alternant les sens de circulation il est donc possible d’homogénéiser la température au niveau du module de batteries. In the first direction of circulation, the first exchange zone 9a is reached first and therefore the temperature difference between the refrigerant and the first exchange zone 9a is maximum. When the coolant reaches the second exchange zone 9b, the temperature difference between the refrigerant and the second exchange zone 9b is less and therefore the heat exchange is also less. Conversely, in the second direction of circulation, it is the second exchange zone 9b is reached first and the first exchange zone 9a then. By alternating the directions of circulation it is therefore possible to homogenize the temperature at the battery module.
On voit bien ainsi que le circuit de gestion thermique 1 du fait qu’il comporte un dispositif d’échange de chaleur 9 permettant une circulation dans deux sens de circulation distincts ainsi que son procédé de pilotage, permet une gestion thermique homogène des modules de batteries M, particulièrement lors d’une charge rapide des batteries où les besoins en refroidissement sont importants et où une bonne homogénéité de ce refroidissement sur toute la surface des modules de batteries M est importante. It can thus be clearly seen that the thermal management circuit 1, in that it comprises a heat exchange device 9 allowing circulation in two distinct traffic directions as well as its control method, allows a homogeneous thermal management of the battery modules. M, particularly during a fast charge of the batteries where the cooling needs are important and where a good homogeneity of this cooling over the entire surface of the battery modules M is important.

Claims

REVENDICATIONS 1. Circuit de gestion thermique (1) d’un dispositif de stockage électrique (D) d’un véhicule automobile à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant, le dispositif de stockage électrique (D) comportant au moins un module de batteries (M), le circuit de gestion thermique (1) comportant au moins, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur (3), un premier échangeur de chaleur (5) destiné à être traversé par un flux d’air externe (100), un premier dispositif de détente (7) et au moins un dispositif d’échange de chaleur (9) disposé au niveau de chaque module de batteries (M), 1. Thermal management circuit (1) of an electrical storage device (D) of a motor vehicle within which a refrigerant circulates, the electrical storage device (D) comprising at least one battery module (M), the thermal management circuit (1) comprising at least, in the direction of flow of the refrigerant, a compressor (3), a first heat exchanger (5) to be traversed by an external air flow (100), a first expansion device (7) and at least one heat exchange device (9) arranged at each battery module (M),
caractérisé en ce que le dispositif d’échange de chaleur (9) comporte un commutateur de distribution (11) du fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de détente (7) et au moins une première zone d’échange de chaleur characterized in that the heat exchange device (9) comprises a distribution switch (11) for the coolant from the first expansion device (7) and at least a first heat exchange zone
(9a) et une deuxième zone d’échange de chaleur (9b) connectées en série, ledit commutateur de distribution (11) étant configuré de sorte à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la première zone d’échange de chaleur (9a) et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la deuxième zone d’échange (9b) dans un premier sens de circulation, ou à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la deuxième zone d’échange de chaleur (9b) et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la première zone d’échange (9a) dans un deuxième sens de circulation. (9a) and a second heat exchange zone (9b) connected in series, said distribution switch (11) being configured to redirect the coolant first to the first heat exchange zone (9a) and recovering the refrigerant fluid at the outlet of the second exchange zone (9b) in a first direction of circulation, or redirecting the refrigerant fluid first to the second heat exchange zone (9b) and recovering the refrigerating fluid at the outlet the first exchange zone (9a) in a second direction of circulation.
2. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d’échange de chaleur (9) est un échangeur de chaleur comprenant un chenal de circulation du fluide réfrigérant comportant des branches de circulations à contre-courant disposées en série, la première zone d’échange de chaleur (9a) correspondant à une première branche de circulation et la deuxième zone d’échange de chaleur (9b) correspondant à une deuxième branche de circulation. 2. Thermal management circuit (1) according to claim 1, characterized in that the heat exchange device (9) is a heat exchanger comprising a flow path of the refrigerant fluid having branches of circulations against the current arranged in series, the first heat exchange zone (9a) corresponding to a first circulation branch and the second heat exchange zone (9b) corresponding to a second branch of circulation.
3. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d’échange de chaleur (9) comporte, une pluralité d’échangeurs de chaleur, la première zone d’échange de chaleur (9a) correspondant à un premier échangeur de chaleur et la deuxième zone d’échange de chaleur (9b) correspondant à un deuxième échangeur de chaleur. 3. Thermal management circuit (1) according to claim 1, characterized in that the heat exchange device (9) comprises, a plurality of heat exchangers, the corresponding first heat exchange zone (9a). a first heat exchanger and the second heat exchange zone (9b) corresponding to a second heat exchanger.
4. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le commutateur de distribution (11) comporte : Thermal management circuit (1) according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the distribution switch (11) comprises:
une entrée (l la) de fluide réfrigérant connectée au premier dispositif de détente (7),  an inlet (la) of refrigerant fluid connected to the first expansion device (7),
au moins une première entrée-sortie (l lc) de fluide réfrigérant pilotable et connectée à la première zone d’échange de chaleur (9a),  at least a first input-output (1c) of refrigerant fluid controllable and connected to the first heat exchange zone (9a),
une deuxième entrée-sortie (l ld) de fluide réfrigérant pilotable et connectée à la deuxième zone d’échange de chaleur (9b), et  a second input-output (l ld) of coolant controllable and connected to the second heat exchange zone (9b), and
une sortie (l lb) de fluide réfrigérant par laquelle le fluide réfrigérant étant passé dans le dispositif d’échange de chaleur (9) est évacué.  an outlet (1 lb) of coolant through which the coolant is passed into the heat exchange device (9) is evacuated.
5. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le commutateur de distribution est une vanne quatre-voies connectée à l’entrée (l la), à la sortie (l lb) ainsi qu’aux différentes entrées-sorties (l lb, l lc) de fluide réfrigérant. 5. Thermal management circuit (1) according to claim 4, characterized in that the distribution switch is a four-way valve connected to the input (lla), the output (l lb) and the different input-output (l lb, l lc) of refrigerant.
6. Circuit de gestion thermique (1) selon selon la revendication 4, caractérisé en ce que le commutateur de distribution (11) comporte une pluralité de branchements reliant l’entrée (l la) ainsi que la sortie (l lb) avec chacune des entrées- sorties (l ld, l lc) de fluide réfrigérant, chacun des branchements comportant un moyen de blocage pilotable (110) du fluide réfrigérant afin de définir sa destination. 6. Thermal management circuit (1) according to claim 4, characterized in that the distribution switch (11) has a plurality of connections connecting the input (l la) and the output (l lb) with each of the inlets-outlets (l ld, l lc) of refrigerant, each of the connections comprising a controllable blocking means (110) of the coolant to define its destination.
7. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux modules de batteries (M) et au moins deux dispositifs d’échange de chaleur (9) associés, lesdits dispositifs d’échange de chaleur (9) étant connectés en parallèle les uns aux autres, le premier dispositif de détente (7) étant commun pour lesdits dispositifs d’échange de chaleur (9). 7. Thermal management circuit (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two battery modules (M) and at least two heat exchange devices (9) associated, said heat exchange devices (9) being connected in parallel with each other, the first expansion device (7) being common for said heat exchange devices (9).
8. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une branche primaire (A) comportant le premier dispositif de détente (7) et l’au moins un dispositif d’échange de chaleur (9) et au moins une branche secondaire (B) disposée en parallèle de l’au moins une branche primaire (A) et comprenant, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un deuxième dispositif de détente (13) et un deuxième échangeur de chaleur (15). 8. thermal management circuit (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one primary leg (A) having the first expansion device (7) and the at least one device heat exchange (9) and at least one secondary branch (B) arranged in parallel with the at least one primary branch (A) and comprising, in the direction of circulation of the coolant, a second expansion device (13) and a second heat exchanger (15).
9. Circuit de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte sur sa branche primaire (A), un troisième dispositif de détente (21) disposé en aval du ou des dispositifs d’échange de chaleur (9). 9. Thermal management circuit (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises on its primary branch (A), a third expansion device (21) disposed downstream of the device or devices. heat exchange (9).
10. Procédé de pilotage d’un circuit de gestion thermique (1), ledit circuit de gestion thermique (1) comportant au moins, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur (3), un premier échangeur de chaleur (5) destiné à être traversé par un flux d’air externe (100), un premier dispositif de détente (7) et au moins un dispositif d’échange de chaleur (9) disposé au niveau de chaque module de batteries (M), selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit dispositif d’échange de chaleur (9) comportant un commutateur de distribution (11) du fluide réfrigérant en provenance du premier dispositif de détente (7) et au moins une première zone d’échange de chaleur (9a) et une deuxième zone d’échange de chaleur (9b) connectées en série, ledit commutateur de distribution (11) étant configuré de sorte à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la première zone d’échange de chaleur (9a) et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la deuxième zone d’échange (9b) dans un premier sens de circulation, ou à rediriger le fluide réfrigérant en premier vers la deuxième zone d’échange de chaleur (9b) et récupérer le fluide réfrigérant en sortie de la première zone d’échange (9a) dans un deuxième sens de circulation, 10. A method for controlling a thermal management circuit (1), said thermal management circuit (1) comprising at least, in the direction of circulation of the refrigerant, a compressor (3), a first heat exchanger (5) ) to be traversed by an external air flow (100), a first expansion device (7) and at least one heat exchange device (9) disposed at each battery module (M) according to any one of the preceding claims, said heat exchange device (9) having a distribution switch ( 11) coolant from the first expansion device (7) and at least a first heat exchange zone (9a) and a second heat exchange zone (9b) connected in series, said distribution switch ( 11) being configured to redirect the coolant first to the first heat exchange zone (9a) and recover the coolant at the outlet of the second exchange zone (9b) in a first direction of flow, or redirecting the coolant first to the second heat exchange zone (9b) and recovering the coolant at the outlet of the first exchange zone (9a) in a second direction of circulation,
caractérisé en ce que ledit procédé comporte un cycle de refroidissement d’un module de batteries (M), ledit cycle de refroidissement comprenant une première étape de refroidissement durant laquelle le fluide réfrigérant circule dans le premier sens de circulation et une deuxième étape de refroidissement durant laquelle le fluide réfrigérant circule dans le deuxième sens de circulation. characterized in that said method comprises a cooling cycle of a battery module (M), said cooling cycle comprising a first cooling step during which the coolant circulates in the first direction of circulation and a second cooling stage during which the refrigerant circulates in the second direction of circulation.
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