WO2021204914A1 - Systeme de conditionnement thermique pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2021204914A1
WO2021204914A1 PCT/EP2021/059121 EP2021059121W WO2021204914A1 WO 2021204914 A1 WO2021204914 A1 WO 2021204914A1 EP 2021059121 W EP2021059121 W EP 2021059121W WO 2021204914 A1 WO2021204914 A1 WO 2021204914A1
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heat exchanger
connection point
heat
refrigerant
main loop
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PCT/EP2021/059121
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Regis Beauvis
Rody El Chammas
Jinming Liu
Muriel Porto
Mohamed Yahia
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems for motor vehicles.
  • Such systems allow, for example, thermal regulation of various components of the vehicle, such as the passenger compartment or an electric energy storage battery, in the case of an electrically propelled vehicle.
  • Heat exchanges are managed mainly by the compression and expansion of a refrigerant fluid within several heat exchangers.
  • Some thermal conditioning systems use a refrigerant fluid loop and a heat transfer fluid loop exchanging heat with the refrigerant fluid. Such systems are thus called indirect.
  • Application FR3064946 is an example of this.
  • Multiple bypass branches allow many operating modes to be carried out, such as, for example, cooling the air in the passenger compartment, heating the air in the passenger compartment, dehumidifying the air in the passenger compartment, or the cooling of the vehicle batteries.
  • the present invention thus aims to add modes of operation to the systems of the prior art.
  • the invention provides a thermal conditioning system for a motor vehicle, comprising:
  • a refrigerant circuit configured to circulate a refrigerant fluid, the refrigerant circuit comprising:
  • a main loop comprising successively depending on the direction of travel of the refrigerant: a compression device, a bifluid heat exchanger, a first expansion device, a first heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air inside a vehicle cabin, a second expansion device, a second heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air outside the passenger compartment of the vehicle, - A first branch branch connecting a first connection point arranged on the main loop and between the first heat exchanger and the second expansion device to a second connection point arranged on the main loop between the second heat exchanger and the compression device, - A second branch branch connecting a third connection point arranged on the main loop and between the compression device and the first expansion device at a fourth connection point disposed on the first e bypass branch and between the first connection point and the second connection point, the second bypass branch comprising a third expansion device and a third heat exchanger,
  • a coolant circuit configured to circulate a coolant
  • the bifluid heat exchanger being arranged jointly on the coolant circuit and on the coolant circuit so as to allow heat exchange between the coolant and the fluid coolant
  • the refrigerant circuit comprising a first internal heat exchanger configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant circulating in the main loop downstream of the bifluid heat exchanger and the circulating low pressure refrigerant fluid in the main loop downstream of the second connection point, characterized in that the refrigerant circuit also comprises a third bypass branch allowing the refrigerant fluid to circulate in the main loop upstream of the first heat exchanger to join the second heat exchanger without passing through the first heat exchanger.
  • the third branch branch connects a fifth connection point arranged on the main loop and between the bifluid heat exchanger and the first heat exchanger to a sixth connection point arranged on the main loop between the first connection point and the second heat exchanger.
  • the refrigerant fluid circuit comprises a second internal heat exchanger configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid circulating in the main loop downstream of the first internal exchanger and upstream. of the third connection point, and the low-pressure refrigerant fluid circulating in the first branch branch between the fourth connection point and the second connection point.
  • connection point is placed on the main loop between the first internal exchanger and the second internal exchanger
  • the sixth connection point is arranged on the main loop between the first connection point and the second pressure relief device.
  • the fifth connection point is arranged on the main loop between the first expansion device and the first heat exchanger
  • the sixth connection point is arranged on the main loop between the second expansion device and the second heat exchanger.
  • the fifth connection point is arranged on the main loop between the first expansion device and the first heat exchanger
  • the sixth connection point is arranged on the main loop between the first connection point and the second pressure relief device.
  • the thermal conditioning system includes a first shut-off valve on the third branch branch disposed between the fifth connection point and the sixth connection point.
  • This shut-off valve prevents the passage of refrigerant fluid in the third bypass branch when the valve is closed.
  • the passage of the refrigerant fluid in the third bypass branch is possible when the valve is open.
  • the thermal conditioning system comprises a non-return valve between the first connection point and the sixth connection point.
  • the thermal conditioning system comprises a non-return valve between the first connection point and the sixth connection point.
  • the non-return valve prevents refrigerant from the third branch branch from flowing through the main branch towards the first connection point.
  • the thermal conditioning system includes a second shut-off valve on the main loop disposed between the fifth connection point and the first heat exchanger.
  • This shut-off valve makes it possible to prevent the passage of refrigerant fluid into the first heat exchanger when the valve is closed. It allows passage when the valve is open.
  • the third heat exchanger is configured to exchange heat with an electric energy storage battery of the vehicle.
  • a cooling of the battery supplying the electrical energy of an electric traction chain vehicle can thus be ensured. More generally, regulation of the temperature of the battery can thus be achieved.
  • the thermal conditioning system includes a third shut-off valve disposed on the first branch branch between the first connection point and the fourth connection point.
  • This shut-off valve makes it possible to prevent the passage into the first bypass branch of the refrigerant fluid coming from the main loop. As before, when the valve is open, the passage of refrigerant fluid through the valve is possible.
  • the refrigerant circuit comprises a fourth branch branch connecting a seventh connection point arranged on the main loop and between the first expansion device and the first heat exchanger to an eighth connection point arranged on the first bypass branch between the fourth connection point and the second connection point, the fourth bypass branch comprising a fourth heat exchanger.
  • the eighth connection point is arranged on the first branch branch between the second internal heat exchanger and the second connection point.
  • the refrigerant circulating in the fourth branch branch does not pass through the second heat exchanger before joining the main loop.
  • the eighth connection point is arranged on the first branch branch between the fourth connection point and the second internal heat exchanger.
  • the refrigerant circulating in the fourth branch branch passes through the second heat exchanger before joining the main refrigerant loop.
  • the fourth bypass branch has a fourth shut-off valve disposed between the seventh connection point and the fourth heat exchanger.
  • This shut-off valve makes it possible to selectively authorize and prohibit the passage of refrigerant fluid in the fourth bypass branch.
  • the fourth heat exchanger is configured to exchange heat with an element of an electric power train of the vehicle.
  • the element of an electric traction chain of the vehicle is an electric traction motor.
  • the element of an electric drive train of the vehicle is an electronic module for controlling an electric traction motor.
  • the fourth heat exchanger is a bifluid exchanger configured to exchange heat with a coolant.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a fifth heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air inside a passenger compartment of the vehicle.
  • the fifth heat exchanger can thus heat the passenger compartment, by dissipating heat in the air flow intended to supply the interior of the passenger compartment.
  • the coolant circuit includes a sixth heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air outside the vehicle cabin.
  • the sixth heat exchanger makes it possible to cool the heat transfer fluid in certain operating modes of the thermal conditioning system.
  • the refrigerant circuit comprises a refrigerant accumulator device arranged on the main loop at the outlet of the bifluid exchanger.
  • This accumulation device allows the amount of fluid circulating in the refrigerant circuit to adjust to the conditions of use.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a heating mode in which:
  • the refrigerant circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it gives up heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, in the third branch of bypass, in the second expansion device where it passes at low pressure, in the second heat exchanger where it absorbs heat from the external air flow, in the first internal heat exchanger, then the refrigerant at low pressure returns to the compression device.
  • the heating of the air in the passenger compartment is carried out without the refrigerant passing through the first heat exchanger.
  • the path of the coolant here corresponds to the first embodiment of the thermal conditioning system.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it gives up heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, in the second heat exchanger internal heat, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the third bypass branch, in the second heat exchanger where it absorbs heat from the external air flow, in the first internal heat exchanger, then the low pressure refrigerant returns to the compression device.
  • This refrigerant circulation mode corresponds to the operation in air heating mode for a thermal conditioning system according to the second embodiment.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it gives up heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, in the second heat exchanger internal heat in the first expansion device where it passes to an intermediate pressure between low pressure and high pressure, in the third bypass branch, in the second expansion device where it passes at low pressure, in the second heat exchanger heat where it absorbs heat from the outside air flow, and then the low pressure refrigerant returns to the compression device.
  • This refrigerant circulation mode corresponds to the operation in air heating mode for a thermal conditioning system according to the third embodiment.
  • the heat transfer fluid circulates in the bifluid exchanger then a part of the heat transfer fluid circulates in the fifth heat exchanger where it gives up heat to the internal air flow.
  • the heating is provided by heat exchange between the fifth heat exchanger. heat and air intended for the passenger compartment.
  • the coolant transfers heat to the coolant, which in turn transfers heat to the air in the passenger compartment.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system in a so-called parallel dehumidification mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, is divided between a first flow circulating in the third branch branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow circulating successively in the second expansion device where it passes at low pressure and in the second heat exchanger where it absorbs heat from the external air flow, the second flow circulates successively in the second internal heat exchanger, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the first heat exchanger where it absorbs heat from the air flow interior, and in the first bypass branch where it passes through the second internal heat exchanger, the first flow of low-pressure refrigerant fluid and the second flow of low-pressure refrigerant meet at the second connection point, the refrigerant to low pressure then circulates through the first heat
  • the low-pressure refrigerant fluid passes in parallel in the first heat exchanger and in the second heat exchanger.
  • the air intended for the passenger compartment is thus cooled by passing through the first heat exchanger, then heated by passing through the fifth heat exchanger.
  • the air is thus dehumidified.
  • the path of the coolant here corresponds to the first embodiment of the thermal conditioning system.
  • the refrigerant circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the heat exchanger.
  • bifluid where it transfers heat to the coolant, in the first heat exchanger internal heat, in the second internal heat exchanger, in the first expansion device where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the third bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow circulating successively in the second heat exchanger where it absorbs heat from the external air flow, the second flow circulates successively in the first heat exchanger where it absorbs heat from the internal air flow, and in the first branch bypass where it passes through the second internal heat exchanger, the first flow of low-pressure refrigerant fluid and the second flow of low-pressure refrigerant meet at the second connection point, the low-pressure refrigerant then circulates in the first heat exchanger and returns to the compression device.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system in a so-called energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, the second internal heat exchanger, the first expansion device where it passes at low pressure, in the fourth branch bypass, the fourth heat exchanger where the low pressure refrigerant absorbs heat, the first heat exchanger and returns to the compression device.
  • the refrigerant at low pressure circulates in the fourth heat exchanger.
  • the coolant thus recovers part of the heat dissipated by the vehicle's electric drive system.
  • the recovered heat can thus be transferred to the air in the passenger compartment.
  • This mode of operation is particularly advantageous when the second heat exchanger is liable to be covered with ice when it is used to vaporize the refrigerant fluid at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant flowing through the fourth heat exchanger does not not pass through the second internal heat exchanger.
  • the superheating of the refrigerant fluid is lower than when the refrigerant fluid passes successively through the second then the first internal heat exchanger, which makes it possible to maintain a higher refrigerant flow rate.
  • the low-pressure refrigerant fluid circulating in the fourth bypass branch also passes through the second internal heat exchanger.
  • the low-pressure refrigerant flowing through the fourth heat exchanger successively passes through the second internal heat exchanger and then the first internal heat exchanger.
  • the integration of the fourth branch branch, and particularly of the eighth connection point, is thus facilitated.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system in a mode in a so-called energy recovery and dehumidification mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it goes to high. pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, the second internal heat exchanger, the first expansion device where it passes at low pressure, divides between a first flow circulating in the fourth branch branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow passes through the fourth heat exchanger where the refrigerant at low pressure absorbs heat, the second flow passes through the first exchanger heat where it absorbs heat from the indoor air flow and then joins the first branch branch, the first flow of f
  • the low pressure refrigerant fluid and the second low pressure refrigerant flow rate meet at the eighth connection point, the low pressure refrigerant then flows through the first heat exchanger and returns to the compression device.
  • the low-pressure refrigerant fluid passes in parallel in the first heat exchanger and in the fourth heat exchanger.
  • the air intended for the passenger compartment is cooled by the first heat exchanger and heated by the fourth heat exchanger, which corresponds to dehumidification.
  • thermal energy is recovered on the traction chain.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic view of a first variant of the thermal conditioning system of Figure 1,
  • FIG. 5 shows a schematic view of a second variant of the thermal conditioning system of Figure 1,
  • FIG. 7 shows a schematic view of a second variant of the thermal conditioning system of Figure 3,
  • FIG. 8 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1 according to a first mode of operation, called heating
  • FIG. 9 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 2 according to the first operating mode called heating
  • FIG. 10 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 3 according to the first operating mode called heating
  • FIG. 11 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1 according to a second mode of operation, called parallel dehumidification,
  • FIG. 12 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 2 according to the second operating mode called parallel dehumidification
  • FIG. 13 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 6 according to a third mode of operation, called energy recovery,
  • FIG. 14 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 7 according to the third mode of operation, called energy recovery,
  • FIG. 15 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 6 according to a fourth mode of operation, called energy recovery and simple dehumidification.
  • a first element upstream of a second element means that the first element is placed before the second. element in relation to the direction of flow, or course, of a fluid.
  • a first element downstream of a second element means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of flow, or path, of the fluid considered.
  • FIG. 1 shows a thermal conditioning system 100 for a motor vehicle, comprising a refrigerant fluid circuit 1 configured to circulate a refrigerant fluid.
  • a refrigerant fluid circulates at least in a part of the circuit 1 of the refrigerant fluid.
  • the thermal conditioning system 100 makes it possible to regulate the temperature as well as the humidity level of the air present in the cabin of the vehicle, in order to ensure the comfort of the passengers. It also makes it possible to cool one or more components of an electric drive train of the vehicle, such as for example a battery comprising a set of electric energy storage cells.
  • the refrigerant fluid used by the refrigerant fluid circuit 1 is here a chemical fluid such as R1234yf. Other coolants could be used, such as R134a.
  • the refrigerant fluid circuit 100 comprises:
  • a main loop A comprising successively according to the direction of flow of the refrigerant:
  • a first heat exchanger 5 configured to exchange heat with an internal air flow Fi to a vehicle interior
  • a second heat exchanger 7 configured to exchange heat with a flow of air Fe outside the vehicle interior
  • a first bypass branch B connecting a first connection point 11 arranged on the main loop A and included between the first heat exchanger. heat 5 and the second expansion device 7 at a second connection point 12 arranged on the main loop A between the second heat exchanger 7 and the compression device 2,
  • a second branch C connecting a third connection point 13 disposed on the main loop A and between the compression device 2 and the first expansion device 4 to a fourth connection point 14 disposed on the first branch B and between the first connection point 11 and the second connection point 12, the second bypass branch C comprising a third expansion device 8 and a third heat exchanger 9,
  • a coolant circuit 20 configured to circulate a coolant
  • the bifluid heat exchanger 3 being arranged jointly on the coolant circuit 1 and on the coolant circuit 20 so as to allow heat exchange between the fluid refrigerant and the heat transfer fluid
  • the refrigerant circuit 1 comprising a first internal heat exchanger 21 configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid circulating in the main loop A downstream of the bifluid heat exchanger 3 and the low pressure refrigerant fluid circulating in the main loop A downstream of the second connection point 12
  • the refrigerant fluid circuit 1 is characterized in that it also comprises a third branch branch branch D-1, D-2, D-3 allowing the refrigerant circulating in the main loop A upstream of the first heat exchanger 5 to join the second exchanger heat exchanger 7 without passing through the first heat exchanger 5.
  • the third branch branch D connects a fifth connection point 15-1, 15-2,15-3 arranged on the main loop A and between l 'bifluid heat exchanger 3 and the first heat exchanger 5 to a sixth connection point 16-1, 16-2, 16-3 arranged on the main loop A between the first connection point 11 and the second heat exchanger 7 .
  • the refrigerant fluid circuit 1 comprises a second internal heat exchanger 22 configured to allow heat exchange between the fluid high pressure refrigerant circulating in the main loop A downstream of the first internal exchanger 21 and upstream of the third connection point 13, and the low pressure refrigerant circulating in the first bypass branch B between the fourth connection point 14 and the second connection point 12.
  • internal air flow Fi is meant a flow of air to the passenger compartment of the motor vehicle. This indoor air flow can circulate in a heating, ventilation and air conditioning installation, often referred to as the English term
  • HVAC Heating, Ventilating and Air Conditioning
  • flow of outside air Fe means a flow of air which is not intended for the passenger compartment. In other words, this air flow stays outside the vehicle.
  • the second heat exchanger 7 can be placed on the front of the vehicle, and receives the air flow generated by the advancement of the vehicle.
  • a motor-fan unit can be activated in order to increase, if necessary, the flow rate of the external air flow Fe.
  • another motor-fan unit not shown in the figures, is placed in the installation. heating in order to increase if necessary the flow rate of the interior air flow Fi.
  • An electronic control unit receives information from various sensors measuring in particular the characteristics of the refrigerant fluid at various points in the circuit.
  • the electronic unit also receives the instructions requested by the occupants of the vehicle, such as the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic unit implements control laws allowing the control of the various actuators, in order to control the thermal conditioning system 1.
  • Each of the first, second, and third expansion devices may be an electronic expansion valve, a thermostatic expansion valve, or a calibrated orifice.
  • the passage section allowing the refrigerant to pass can be adjusted continuously between a closed position and a maximum open position.
  • the system control unit drives an electric motor which moves the movable shutter which manages the passage section of the expansion device.
  • the compression device can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compression device comprises a suction side of the low-pressure refrigerant fluid, also called the inlet of the compression device, and a delivery side of the high-pressure refrigerant fluid, also called the outlet of the compression device.
  • the internal moving parts of the compressor change refrigerant from low pressure on the inlet side to high pressure on the outlet side. After expansion in one or more expansion members of circuit 1, the refrigerant returns to the inlet of compressor 2 and begins a new thermodynamic cycle.
  • Each internal heat exchanger 21, 22 has a high pressure refrigerant fluid inlet, a high pressure coolant outlet, a low pressure coolant inlet, a low pressure coolant outlet. Within each internal heat exchanger 21, 22, the high pressure and high temperature refrigerant fluid transfers heat to the low pressure refrigerant fluid.
  • the first heat exchanger 5 is also called a passenger compartment evaporator, and the second heat exchanger is also called an evapo-condenser.
  • the first expansion device 4 is arranged upstream of the first heat exchanger 5.
  • the second expansion device 6 is arranged upstream of the second heat exchanger 7.
  • the fifth connection point 15-1 is arranged on the main loop A between the first internal exchanger 21 and the second internal exchanger 22, and the sixth connection point 16-1 is arranged on the main loop A between the first connection point 11 and the second expansion device 6.
  • the fifth connection point 15-2 is arranged on the main loop A between the first expansion device 4 and the first heat exchanger 5
  • the sixth connection point 16-2 is arranged on the main loop A between the second expansion device 6 and the second heat exchanger 7.
  • the fifth connection point 15-3 is arranged on the main loop A between the first expansion device 4 and the first heat exchanger 5
  • the sixth connection point 16-3 is arranged on the main loop A between the first connection point 11 and the second expansion device 6.
  • the thermal conditioning system includes a first shut-off valve 36-1, 36-2, 36-3 on the third branch branch D-1, D-2, D-3 disposed between the fifth connection point 15-1, 15-2, 15-3 and the sixth connection point 16-1, 16-2, 16-3.
  • This shut-off valve makes it possible to prevent the passage of refrigerant fluid in the third bypass branch when the valve is closed.
  • the passage of the refrigerant fluid in the third bypass branch is possible when the valve is open.
  • connection point allows the refrigerant fluid to pass through one or the other of the portions of the circuit joining at this connection point.
  • the distribution of the refrigerant between the two portions of the circuit which meet at a connection point is effected by adjusting the opening or closing of the stop valves or expansion devices included on each of the two branches.
  • each connection point is a means of redirecting the fluid arriving at this connection point.
  • the first connection point 11 is arranged on the first bypass branch B upstream of the connection point 12, according to the direction of travel of the refrigerant fluid in normal operation of the system.
  • the third connection point 13 is arranged on the second branch branch C upstream of the fourth connection point 14.
  • the fifth connection point 15-1, 15-2, 15-3 is disposed on the third branch branch D-1, D-2, D -3 upstream of the sixth connection point 16-1, 16-2, 16-3.
  • the seventh connection point 17 is arranged on the fourth branch branch E upstream of the sixth connection point 18-1, 18-2.
  • the refrigerant fluid coming from the compression device 2 on the main loop A can be redirected to the second bypass branch C or to the first expansion device 4 on the main loop A
  • the refrigerant fluid coming from the second heat exchanger 7 on the main loop A and the refrigerant fluid coming from the first bypass branch B can collect and be redirected to the inlet of the control device. compression 2.
  • shut-off valves and the non-return valve thus make it possible to selectively direct the refrigerant fluid in the different branches of the refrigerant circuit, in order to ensure different operating modes, as will be described later.
  • the thermal conditioning system comprises a non-return valve 37 between the first connection point 11 and the sixth connection point 16-1.
  • the non-return valve prevents refrigerant from the third branch branch from flowing through the main branch towards the first connection point.
  • the non-return valve 37 can be, as in the example shown, a non-return valve of the passive type, that is to say not being electrically controlled.
  • the non-return valve 37 can also be a shut-off valve electrically controlled by the system control unit.
  • the thermal conditioning system comprises a non-return valve 37 between the first connection point 11 and the sixth connection point 16-3.
  • the non-return valve prevents the refrigerant from the third branch branch from passing through the main branch towards the first connection point.
  • the non-return valve 37 can be, as in the example shown, a non-return valve of the passive type, that is to say not being electrically controlled.
  • the non-return valve 37 can also be a shut-off valve electrically controlled by the system control unit.
  • the thermal conditioning system comprises a second shut-off valve 38 on the main loop A arranged between the fifth connection point 15-3 and the first heat exchanger. heat 5.
  • This shut-off valve prevents the passage of refrigerant fluid into the first heat exchanger when the valve is closed. It allows passage when the valve is open.
  • the third heat exchanger 9 is configured to exchange heat with an electric energy storage battery 25 of the vehicle.
  • the third heat exchanger 9 thus makes it possible to cool and regulate the temperature of the battery.
  • the thermal coupling between the third heat exchanger 9 and the battery 25 can be ensured directly, the refrigerant fluid exchanging heat directly with the battery, or also indirectly, by means of a heat transfer fluid circuit, not shown in the figures.
  • the refrigerant fluid cools a heat transfer fluid, which in turn exchanges heat with the battery 25 and allows it to be cooled.
  • the third exchanger 9 is in thermal coupling with the heat transfer fluid circuit 20.
  • the thermal conditioning system 100 also includes a third shut-off valve 40 arranged on the first branch branch B between the first connection point 11 and the fourth connection point 14. This shut-off valve 40 allows for prohibit the passage into the first bypass branch B of the refrigerant fluid coming from the main loop A. As before, when the valve 40 is open, the passage of refrigerant fluid through the valve is possible.
  • the refrigerant circuit 1 comprises a fourth branch E branch connecting a seventh connection point 17 disposed on the main loop A and between the first device expansion 4 and the first heat exchanger 5 at an eighth connection point 18-1, 18-2 arranged on the first bypass branch B between the fourth connection point 14 and the second connection point 12, the fourth bypass branch E comprising a fourth heat exchanger 23.
  • connection point 18-1 is arranged on the first branch branch B between the second internal heat exchanger 22 and the second connection point 12.
  • the refrigerant circulating in the fourth branch E branch does not pass through the second heat exchanger 22 before joining the main loop A.
  • the refrigerant fluid circulating in the fourth bypass branch E passes through the second heat exchanger 22 before joining the main loop A of refrigerant fluid.
  • the fourth bypass branch E comprises a fourth shut-off valve 41 arranged between the seventh connection point 17 and the fourth heat exchanger 23. This shut-off valve makes it possible to selectively authorize and prohibit the passage of refrigerant fluid in the fourth branch branch E.
  • the fourth heat exchanger 23 is configured to exchange heat with an element 24 of an electric traction chain of the vehicle.
  • Element 24 of an electric vehicle traction chain may be an electric traction motor.
  • the element 24 of an electric traction chain of the vehicle can also be an electronic module for controlling an electric traction motor.
  • the fourth heat exchanger 23 is a bifluid exchanger configured to exchange heat with a coolant. According to one embodiment, not shown in the figures, the fourth heat exchanger 23 is in thermal coupling with the heat transfer fluid circuit 20.
  • the heat exchange between the coolant and the element 24 of the electric power train is thus ensured by the intermediary of the coolant.
  • the heat transfer fluid circulates around the element or elements of the traction chain which dissipate heat, for example the stator of the electric motor, or the power components of the control electronics of the electric motor.
  • the coolant circuit 20 includes a fifth heat exchanger 30 configured to exchange heat with an internal air flow Fi to a vehicle cabin.
  • the fifth heat exchanger 30, also called a heating radiator, is placed in the heating installation downstream of the first heat exchanger 5.
  • the fifth heat exchanger 30 can thus heat the passenger compartment, by dissipating heat in the air flow Fi intended to supply the interior of the passenger compartment.
  • the heat transfer fluid circuit 20 comprises a sixth heat exchanger 35 configured to exchange heat with a flow of air Fe outside the passenger compartment of the vehicle.
  • the sixth heat exchanger 35 is here arranged at the front of the vehicle, upstream of the second exchanger 7 in the direction of the external air flow Fe.
  • the sixth heat exchanger makes it possible to cool the heat transfer fluid in certain operating modes of the system. thermal conditioning system.
  • the heat transfer fluid circuit 20 comprising in particular the fifth heat exchanger 30 and the sixth heat exchanger 35 have been shown only in FIG. 1.
  • the heat transfer fluid circuit is identical in the different modes. of achievement.
  • the heat transfer fluid circuit 20 also comprises several pumps making it possible to circulate the heat transfer fluid in the various branches of the heat transfer circuit.
  • the heat transfer fluid circuit also includes several shut-off valves allowing the heat transfer fluid to be selectively sent to the different branches. Pumps and valves have not been shown in the figures, in order to simplify the figures.
  • the same heat transfer fluid circuit 20 makes it possible to thermally couple the fifth heat exchanger 30 contributing to heating the air flow Fi inside the passenger compartment, the sixth heat exchanger 35, the third heat exchanger 9 ensuring the cooling of the battery, the fourth heat exchanger 23 ensuring the recovery of thermal energy dissipated by the electric traction chain.
  • the refrigerant fluid circuit 1 comprises a refrigerant fluid accumulation device 29 arranged on the main loop A at the outlet of the bifluid exchanger 3.
  • the accumulation device 29 is a dehydrating bottle .
  • This accumulation device allows the amount of fluid circulating in the refrigerant circuit to be adjusted to the conditions of use and to the operating modes employed.
  • FIGS. 8 to 10 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 according to a first operating mode, called “heating” mode.
  • Figure 8 illustrates the operation of the first embodiment, that shown schematically in Figure 1.
  • Figure 9 illustrates the operation of the second embodiment, shown schematically in Figure 2.
  • Figure 10 illustrates the operation of the third embodiment, schematized in figure 3.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the third branch branch D, in the second expansion device 6 where it passes at low pressure, in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, in the first internal heat exchanger 21, then the low-pressure refrigerant fluid returns to the compression device 2.
  • the refrigerant circulates in the third branch branch D-1 and not the portion of the main loop A located downstream of point 15-1, because the expansion devices 4 and 6 are both in a closed position which prevents the passage of refrigerant.
  • the first stop valve 36-1 is in the open position.
  • the non-return valve 37 prevents the refrigerant from flowing towards the first connection point 11.
  • the flow of refrigerant fluid circulating in the refrigerant loop is controlled by the passage section of the second expansion device 6 as well as by the speed of rotation of the compression device 2.
  • the refrigerant fluid is expanded to a pressure making it possible to have an evaporation temperature lower than the ambient temperature.
  • the heat of vaporization of the refrigerant fluid is thus supplied by the flow of outside air Fe.
  • the heat supplied to the air in the passenger compartment Fi being taken from the flow of outside air Fe, this mode is also called pump mode. heat.
  • the heat transfer fluid circulates in the bifluid exchanger 3 where it receives heat from the refrigerant at high pressure. All or part of the heat transfer fluid then circulates in the fifth heat exchanger 30 where it transfers heat to the internal air flow Fi. Heating of the interior air flow Fi is provided by heat exchange between the fifth heat exchanger 30 and the air flow Fi intended for the passenger compartment. The coolant transfers heat to the coolant, which in turn transfers heat to the air in the passenger compartment. This operation is identical for the three illustrated embodiments.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes at low pressure, in the third bypass branch D, in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, in the first internal heat exchanger 21, then the low-pressure refrigerant returns to the compression device 2.
  • the refrigerant circulates in the third branch branch D-2 and not the portion of the main loop A located downstream of point 15-2, because the second expansion device 6 and the third stop valve 40 are both in a closed position which prohibits the passage of refrigerant. Stop valve 36-2 is in the open position.
  • the refrigerant fluid joins the main loop A and circulates to the second heat exchanger 7.
  • the first bypass branch B is not traversed by the refrigerant fluid.
  • the second heat exchanger 22 is thus inactive, since the low pressure side of this internal exchanger does not receive a flow of refrigerant fluid.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes to an intermediate pressure between low pressure and high pressure, in the third branch branch D, in the second expansion device 6 where it passes at low pressure, in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the air flow outside Fe, then the refrigerant at low pressure returns to the compression device 2.
  • Intermediate expansion of the refrigerant before passing through the first heat exchanger 5 is obtained by partially closing the first expansion member 4.
  • This intermediate expansion allows the refrigerant fluid to release heat in the first exchanger 5 and thus help to heat the internal air flow Fi.
  • the second expansion carried out at the second expansion device 6 allows the refrigerant to reach a low pressure.
  • the refrigerant thus evaporates in the second heat exchanger 7, as described above. It is also possible to fully open the first trigger 4.
  • the intermediate pressure is in fact equal to the high pressure, to the pressure drops near the portion of the main loop between the compressor 2 and the expansion device 4.
  • the refrigerant does not exchange. heat with the indoor air flow Fi and does not help to warm it. All the heating of the internal air flow Fi is provided by the fifth exchanger 30.
  • the refrigerant circulates in the third branch branch D-3 and not the portion of the main loop A located downstream from point 15-3, because the second shut-off valve 38 is in a closed position which prevents the passage of refrigerant fluid. Stop valve 36-3 is in the open position.
  • the refrigerant fluid joins the main loop A and circulates to the second heat exchanger 7.
  • the third stop valve 40 is in the closed position.
  • the first branch branch B is not traversed by the refrigerant fluid.
  • the second heat exchanger 22 is thus inactive, since the low pressure side of this internal exchanger does not receive a flow of refrigerant fluid.
  • the portion of the main loop between the fifth connection point 15-3 and the sixth connection point 16-3 is not traversed by refrigerant either.
  • this operating mode corresponds to conditions where it is necessary to heat the passenger compartment and where the battery does not need to be cooled.
  • FIGS. 11 and 12 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 according to a second operating mode, called “dehumidification” mode.
  • Figure 11 illustrates the operation of the first embodiment, that shown schematically in Figure 1.
  • Figure 12 illustrates the operation of the second embodiment, schematically in Figure 2.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, is divided between a first flow circulating in the third branch branch D-1 and a second flow circulating in the main loop A, the first flow circulating successively in the second expansion device 6 where it passes at low pressure and in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, the second flow circulates successively in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes at low pressure, in the first heat exchanger 5 where it absorbs heat from the internal air flow Fi, and in the first bypass branch B where it passes through the second internal heat exchanger 22, the first flow refrigerant fluid at low pressure and the second flow of refrigerant at low pressure meet at the second connection point 12, the refrigerant at low pressure then circulates in
  • the low-pressure refrigerant fluid circulates in parallel in the first heat exchanger 5 and in the second heat exchanger 7.
  • the air intended for the passenger compartment is thus cooled by passing through the first exchanger. 5, then heated by passing through the fifth heat exchanger 30.
  • the air is thus dehumidified.
  • the heat of vaporization of the refrigerant is supplied by the external air flow Fe.
  • the refrigerant flow is divided into two. Part of the refrigerant fluid circulates in the third branch branch D-1 and the part complementary to the total flow circulates in the portion of the main loop A located downstream from point 15-1. Indeed, the first expansion device 4 is in the open position. As in the heating mode, the first stop valve 36-1 is open and the non-return valve 37 prevents the high pressure refrigerant fluid from flowing towards the first connection point 11. At the first connection point 11, the low-pressure refrigerant from the first heat exchanger 5 takes the first bypass branch B, passes through the first internal heat exchanger 21 and joins the main loop A at the second connection point 12.
  • the flow of refrigerant fluid from the second heat exchanger 7 and the flow of refrigerant fluid from the first heat exchanger 5 meet and the total flow passes through the first internal exchanger 21 and joins the inlet of the compressor 2.
  • the first internal exchanger 21 enables heat exchange between the low-pressure refrigerant and the high-pressure refrigerant fluid passing through each of its branches.
  • the refrigerant circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it gives up heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the third bypass branch D-2 and a second flow circulating in the main loop A, the first flow circulating successively in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, the second flow circulates successively in the first heat exchanger
  • the refrigerant flow is divided into two. Part of the refrigerant fluid circulates in the third branch branch D-2 and the part complementary to the total flow circulates in the portion of the main loop A located downstream from point 15-2. Indeed, the first expansion device 4 as well as the first stop valve 36-2 are both in the open position. The third expansion device 6 is in the closed position.
  • the low-pressure refrigerant fluid coming from the first heat exchanger 5 takes the first bypass branch B, passes through the second internal heat exchanger 22 and joins the main loop A at the level of the second connection point 12.
  • the flow of refrigerant fluid coming from the second heat exchanger 7 and the flow of fluid refrigerant coming from the first heat exchanger 5 and passing through the first bypass branch B join together, and the total flow passes through the first internal exchanger 21 and joins the inlet of the compressor 2.
  • the second internal exchanger 22 and the first internal exchanger 21 allow each a heat exchange between the low-pressure refrigerant fluid and the high-pressure refrigerant fluid passing through each of their branches.
  • Figures 13 and 14 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 according to a third mode of operation, called "energy recovery" mode.
  • Figure 13 illustrates the operation of the first variant of the third embodiment, that shown schematically in Figure 6.
  • Figure 14 illustrates the operation of the second variant of the third embodiment, schematically in Figure 7.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure , and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, the second internal heat exchanger 22, the first expansion device 4 where it goes low pressure, in the fourth bypass branch E, the fourth heat exchanger 23 where the low-pressure refrigerant fluid absorbs heat, the first heat exchanger 21 and returns to the compression device 2.
  • the low-pressure refrigerant fluid circulates in the fourth heat exchanger 23.
  • the refrigerant thus recovers part of the heat dissipated by the vehicle's electric drive system.
  • the recovered heat can thus be transferred to the air in the passenger compartment.
  • This mode of operation is particularly advantageous when the second heat exchanger is liable to be covered with ice when it is used to vaporize the refrigerant fluid at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant flowing through the fourth heat exchanger does not pass through the second internal heat exchanger.
  • the high pressure refrigerant fluid leaving the compression device 2 circulates in the main loop A to the first expansion device 4, after having passed through the bifluid exchanger 3 and the two internal exchangers 21 and 22.
  • the fluid refrigerant is expanded by passing through the first expansion device 4 which is partially open.
  • the refrigerant fluid circulates in the fourth bypass branch E.
  • the refrigerant does not pass through the portion of the main loop A located downstream of point 17, because the second stop valve 38 is in a closed position and prohibits the passage of refrigerant.
  • the refrigerant also does not pass through the third bypass branch D-3 because the stop valve 36-3 is in the closed position.
  • the third stop valve 40 is also closed.
  • the third stop valve 40 is in the open position.
  • the low-pressure refrigerant fluid passes through the fourth heat exchanger 23 and evaporates, absorbing heat taken from the vehicle's electric drive train.
  • the refrigerant fluid joins the main loop A and circulates to the compression device 2.
  • the first bypass branch B is not traversed by the refrigerant fluid.
  • the second heat exchanger 22 is thus inactive, since the low pressure side of this internal exchanger does not receive a flow of refrigerant fluid.
  • connection point 17 is distinct from the fifth connection point 15-2. However, these two connection points could also be confused.
  • the eighth connection point 18-2 is located upstream of the low pressure branch of the second internal exchanger 22.
  • the low-pressure refrigerant flowing through the fourth heat exchanger 23 successively passes through the second internal heat exchanger 22 then the first internal heat exchanger 21.
  • the opening and closing of the different shut-off valves is the same as for the first variant, described in figure 13.
  • FIG. 15 illustrates the operation of the thermal conditioning system 100 according to a fourth operating mode, referred to as the "so-called energy recovery and dehumidification" mode.
  • FIG. 15 illustrates the operation of the first variant of the third embodiment, that shown diagrammatically in FIG. 6.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure , and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, the second internal heat exchanger 22, the first expansion device 4 where it goes low pressure, is divided between a first flow circulating in the fourth branch E branch and a second flow circulating in the main loop A, the first flow passes through the fourth heat exchanger 23 where the refrigerant at low pressure absorbs heat, the second flow passes through the first heat exchanger 5 where it absorbs heat from the internal air flow Fi, then joins the first bypass branch B, the first flow of low-pressure refrigerant fluid and the second flow of low-pressure refrigerant meet at the eighth connection point 18-1, 18-2, the low-pressure refrigerant then circulates in the first heat exchanger 21 and returns to the compression device 2.
  • the low-pressure refrigerant fluid passes in parallel in the first heat exchanger and in the fourth heat exchanger.
  • the air intended for the passenger compartment is cooled by the first heat exchanger and heated by the fourth heat exchanger, which corresponds to dehumidification.
  • thermal energy is recovered on the traction chain.
  • the circulation of the refrigerant fluid differs from the circulation of the third operating mode in that the refrigerant also passes through the main loop portion at the level of the seventh connection point 17, because the second valve stop 38 is in an open position and allows the passage of coolant.
  • Part of the low-pressure refrigerant fluid travels through the fourth bypass branch E as previously described, and the rest of the low-pressure refrigerant fluid passes through the first heat exchanger 5 where it evaporates and cools the internal air flow. Fi.
  • the indoor air flow Fi is also heated at the fifth heat exchanger 30.
  • the indoor air flow Fi is thus dehumidified.
  • the thermal losses of the electric traction chain are recovered, in the same way as in the third mode of operation.
  • the thermal management circuit according to the invention can also include one or more of the characteristics below, considered individually or combined with one another:
  • the second branch branch C can connect a third connection point 13 arranged on the main loop A and between the compression device 2 and the first expansion device 4 to a fourth connection point 14 arranged on the main loop A and between the first heat exchanger 5 and the first connection point 11, the second bypass branch C comprising a third expansion device 8 and a third heat exchanger 9.
  • the second bypass branch C is connected at each of its ends to the main loop A.
  • the integration of the refrigerant fluid pipes can be facilitated.
  • the heat transfer fluid circuit may include an electric heating device. This heating device makes it possible to supplement, or replace, the heating provided by the bifluid exchanger 3.

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Abstract

L'invention concerne un système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant : - Un circuit (1) de fluide réfrigérant comprenant : - une boucle principale (A) comportant : un dispositif de compression (2), un échangeur de chaleur bifluide (3), un premier dispositif de détente (4), un premier échangeur de chaleur (5) échangeant de la chaleur avec un flux d'air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule, un deuxième dispositif de détente (6), un deuxième échangeur de chaleur (7) échangeant de la chaleur avec un flux d'air extérieur (Fe) à l'habitacle, - une première branche de dérivation (B) reliant un point de raccordement disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur (7) à un point de raccordement disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur (7), - une deuxième branche de dérivation (C) reliant la boucle principale (A) à la première branche de dérivation (B), - Un circuit de fluide caloporteur (20), l'échangeur de chaleur bifluide (3) étant agencé pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, le circuit de fluide réfrigérant (1) comportant un premier échangeur de chaleur interne (21), caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant (1) comporte également une troisième branche de dérivation (D-1, D-2, D-3) permettant au fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale (A) en amont du premier échangeur de chaleur (5) de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur (7) sans traverser le premier échangeur de chaleur (5).

Description

SYSTEME DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE POUR
VEHICULE AUTOMOBILE
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique pour véhicule automobile. De tels systèmes permettent par exemple une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de plusieurs échangeurs de chaleur.
[2] Certains systèmes de conditionnement thermiques font appel à une boucle de fluide réfrigérant et une boucle de fluide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. La demande FR3064946 en est un exemple. De multiples branches de dérivation permettent de réaliser de nombreux modes de fonctionnement, comme par exemple le refroidissement de l’air de l’habitacle, le chauffage de l’air de l’habitacle, la déshumidification de l’air de l’habitacle, ou encore le refroidissement des batteries du véhicule.
[3] Cependant, il peut être souhaitable de disposer aussi d’autres modes de fonctionnement, comme un mode permettant de récupérer l’énergie thermique dissipée par le groupe motopropulseur électrique, encore appelé chaîne de traction électrique. Il est également avantageux de pouvoir disposer d’un mode de déshumidification de l’air de l’habitacle faisant appel à un nombre réduit d’échangeurs de chaleur.
[4] La présente invention vise ainsi à ajouter des modes de fonctionnement aux systèmes de l’art antérieur.
[5] Ainsi, l’invention propose un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile, comportant :
Un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comprenant :
- Une boucle principale comportant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression, un échangeur de chaleur bifluide, un premier dispositif de détente, un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule, un deuxième dispositif de détente, un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule, - Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre le premier échangeur de chaleur et le deuxième dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le deuxième échangeur de chaleur et le dispositif de compression, - Une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre le dispositif de compression et le premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation et compris entre le premier point de raccordement et le deuxième point de raccordement, la deuxième branche de dérivation comportant un troisième dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur,
Un circuit de fluide caloporteur configuré pour faire circuler un fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur bifluide étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de fluide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, le circuit de fluide réfrigérant comportant un premier échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans la boucle principale en aval de l’échangeur de chaleur bifluide et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement, caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant comporte également une troisième branche de dérivation permettant au fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en amont du premier échangeur de chaleur de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur sans traverser le premier échangeur de chaleur.
[6] Grâce à cette architecture de circuit de fluide réfrigérant, il est ainsi possible de faire circuler dans le deuxième échangeur de chaleur du fluide réfrigérant à basse pression, sans que le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur. Le système de conditionnement thermique possède ainsi un nouveau mode de chauffage.
[7] Selon l’invention, la troisième branche de dérivation relie un cinquième point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre l’échangeur de chaleur bifluide et le premier échangeur de chaleur à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le premier point de raccordement et le deuxième échangeur de chaleur.
[8] Selon un mode de réalisation, le circuit de de fluide réfrigérant comporte un deuxième échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans la boucle principale en aval du premier échangeur interne et en amont du troisième point de raccordement, et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la première branche de dérivation entre le quatrième point de raccordement et le deuxième point de raccordement.
[9] Selon un premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique :
- le cinquième point de raccordement est disposé sur la boucle principale entre le premier échangeur interne et le deuxième échangeur interne, et
- le sixième point de raccordement est disposé sur la boucle principale entre le premier point de raccordement et le deuxième dispositif de détente.
[10] Selon un deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique :
- le cinquième point de raccordement est disposé sur la boucle principale entre le premier dispositif de détente et le premier échangeur de chaleur, et
- le sixième point de raccordement est disposé sur la boucle principale entre le deuxième dispositif de détente et le deuxième échangeur de chaleur. [11] Selon un troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique :
- le cinquième point de raccordement est disposé sur la boucle principale entre le premier dispositif de détente et le premier échangeur de chaleur, et
- le sixième point de raccordement est disposé sur la boucle principale entre le premier point de raccordement et le deuxième dispositif de détente.
[12] Selon l’invention, le système de conditionnement thermique comporte une première vanne d’arrêt sur la troisième branche de dérivation disposée entre le cinquième point de raccordement et le sixième point de raccordement.
[13] Cette vanne d’arrêt permet d’interdire le passage du fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation lorsque la vanne est fermée. Le passage du fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation est possible lorsque la vanne est ouverte.
[14] Selon le premier mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une vanne antiretour entre le premier point de raccordement et le sixième point de raccordement.
[15] Selon le troisième mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une vanne antiretour entre le premier point de raccordement et le sixième point de raccordement.
[16] La vanne antiretour empêche le fluide réfrigérant provenant de la troisième branche de dérivation de parcourir la branche principale en direction du premier point de raccordement.
[17] Selon le troisième mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une deuxième vanne d’arrêt sur la boucle principale disposée entre le cinquième point de raccordement et le premier échangeur de chaleur.
[18] Cette vanne d’arrêt permet d’interdire le passage du fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur lorsque la vanne est fermée. Elle autorise le passage lorsque la vanne est ouverte. [19] Selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie de stockage d’énergie électrique du véhicule.
[20] Un refroidissement de la batterie fournissant l’énergie électrique d’un véhicule à chaîne de traction électrique peut ainsi être assuré. Plus généralement, une régulation de la température de la batterie peut ainsi être réalisée.
[21] Selon un aspect de l’invention, le système de conditionnement thermique comporte une troisième vanne d’arrêt disposée sur la première branche de dérivation entre le premier point de raccordement et le quatrième point de raccordement.
[22] Cette vanne d’arrêt permet d’interdire le passage dans la première branche de dérivation du fluide réfrigérant provenant de la boucle principale. Comme précédemment, lorsque la vanne est ouverte le passage de fluide réfrigérant à travers la vanne est possible.
[23] Selon un aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comporte une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre le premier dispositif de détente et le premier échangeur de chaleur à un huitième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation entre le quatrième point de raccordement et le deuxième point de raccordement, la quatrième branche de dérivation comportant un quatrième échangeur de chaleur.
[24] Selon un exemple de mise en œuvre, le huitième point de raccordement est disposé sur la première branche de dérivation entre le deuxième échangeur de chaleur interne et le deuxième point de raccordement.
[25] Ainsi, le fluide réfrigérant circulant dans la quatrième branche de dérivation ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleur avant de rejoindre la boucle principale.
[26] Selon un autre exemple de mise en œuvre, le huitième point de raccordement est disposé sur la première branche de dérivation entre le quatrième point de raccordement et le deuxième échangeur de chaleur interne. [27] Dans ce cas, le fluide réfrigérant circulant dans la quatrième branche de dérivation traverse le deuxième échangeur de chaleur avant de rejoindre la boucle principale de fluide réfrigérant.
[28] Selon un aspect de l’invention, la quatrième branche de dérivation comporte une quatrième vanne d’arrêt disposée entre le septième point de raccordement et le quatrième échangeur de chaleur.
[29] Cette vanne d’arrêt permet de sélectivement autoriser et interdire le passage de fluide réfrigérant dans la quatrième branche de dérivation.
[30] Selon un mode de réalisation, le quatrième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
[31] En faisant circulant du fluide réfrigérant à basse pression dans le quatrième échangeur de chaleur, il est ainsi possible de récupérer l’énergie thermique dissipée par le fonctionnement de l’élément de la chaîne de traction électrique. Lorsque le système de conditionnement thermique fonctionne selon ce mode de récupération d’énergie de la chaîne de traction, le chauffage de l’air de l’habitacle peut être assuré en minimisant la consommation énergétique. L’autonomie de roulage du véhicule électrique est ainsi améliorée.
[32] Selon un exemple de mise en oeuvre, l’élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule est un moteur électrique de traction.
[33] Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l’invention, l’élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule est un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction.
[34] Selon un mode de réalisation, le quatrième échangeur de chaleur est un échangeur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur.
[35] L’échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’élément de la chaîne de traction électrique est ainsi assurée par l’intermédiaire du fluide caloporteur.
[36] Selon un aspect de l’invention, le circuit de fluide caloporteur comporte un cinquième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule. [37] Le cinquième échangeur de chaleur peut ainsi chauffer l’habitacle, en dissipant de la chaleur dans le flux d’air destiné à alimenter l’intérieur de l’habitacle.
[38] Selon un aspect de l’invention, le circuit de fluide caloporteur comporte un sixième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
[39] Le sixième échangeur de chaleur permet de refroidir le fluide caloporteur dans certains modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique.
[40] Selon un aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé sur la boucle principale en sortie de l’échangeur bifluide.
[41 ] Ce dispositif d’accumulation permet que la quantité de fluide circulant dans le circuit de fluide réfrigérant s’ajuste aux conditions d’utilisation.
[42] L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode de chauffage dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans la troisième branche de dérivation, dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, dans le premier échangeur de chaleur interne, puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression.
[43] Dans ce mode de fonctionnement, le chauffage de l’air de l’habitacle est réalisé sans que le fluide réfrigérant ne traverse le premier échangeur de chaleur. Le parcours du fluide réfrigérant correspond ici au premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique.
[44] Selon un autre mode de réalisation du procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique dans un mode de chauffage : - le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans la troisième branche de dérivation, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, dans le premier échangeur de chaleur interne, puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression.
[45] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode chauffage de l’air pour un système de conditionnement thermique selon le deuxième mode de réalisation.
[46] Selon encore un autre mode de réalisation du procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique dans un mode de chauffage :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans le deuxième échangeur de chaleur interne dans le premier dispositif de détente où il passe à une pression intermédiaire comprise entre la basse pression et la haute pression, dans la troisième branche de dérivation, dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression.
[47] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode chauffage de l’air pour un système de conditionnement thermique selon le troisième mode de réalisation.
[48] Selon un aspect du procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique, le fluide caloporteur circule dans l’échangeur bifluide puis une partie du fluide caloporteur circule dans le cinquième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur.
[49] Dans ce mode de fonctionnement en chauffage de l’air de l’habitacle, le chauffage est assuré par échange de chaleur entre le cinquième échangeur de chaleur et l’air destiné à l’habitacle. Le fluide réfrigérant cède de la chaleur au fluide caloporteur, qui à son tour cède de la chaleur à l’air de l’habitacle.
[50] L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circulant successivement dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression et dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le deuxième débit circule successivement dans le deuxième échangeur de chaleur interne, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le premier échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, et dans la première branche de dérivation où il traverse le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur et retourne au dispositif de compression.
[51] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression passe en parallèle dans le premier échangeur de chaleur et dans le deuxième échangeur de chaleur. L’air destiné à l’habitacle est ainsi refroidi en traversant le premier échangeur de chaleur, puis chauffé en traversant le cinquième échangeur de chaleur. L’air est ainsi déshumidifié. Le parcours du fluide réfrigérant correspond ici au premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique.
[52] Selon un autre mode de réalisation du procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique dans un mode de déshumidification parallèle, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circulant successivement dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, et dans la première branche de dérivation où il traverse le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur et retourne au dispositif de compression.
[53] Le parcours du fluide réfrigérant correspond ici au deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique.
[54] L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique dans un mode dit de récupération d’énergie, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans la quatrième branche de dérivation, le quatrième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le premier échangeur thermique et retourne au dispositif de compression.
[55] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression circule dans le quatrième échangeur de chaleur. Le fluide réfrigérant récupère ainsi une partie de la chaleur dissipée par la chaîne de traction électrique du véhicule. La chaleur récupérée peut ainsi être transférée à l’air de l’habitacle. Ce mode de fonctionnement est particulièrement intéressant lorsque le deuxième échangeur de chaleur est susceptible de se recouvrir de glace lorsqu’il sert à vaporiser le fluide réfrigérant à basse pression. Dans cette variante, le fluide réfrigérant à basse pression parcourant le quatrième échangeur de chaleur ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleur interne. Ainsi, la surchauffe du fluide réfrigérant est moins élevée que lorsque le fluide réfrigérant parcoure successivement le deuxième puis le premier échangeur de chaleur interne, ce qui permet de conserver un débit de fluide réfrigérant plus élevé. [56] Selon une variante de réalisation du procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique, le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la quatrième branche de dérivation traverse également le deuxième échangeur de chaleur interne.
[57] Dans cette variante, le fluide réfrigérant à basse pression parcourant le quatrième échangeur de chaleur traverse successivement le deuxième échangeur de chaleur interne puis le premier échangeur de chaleur interne. L’intégration de la quatrième branche de dérivation, et particulièrement du huitième point de raccordement, est ainsi facilitée.
[58] L’invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique dans un mode dans un mode dit de récupération d’énergie et déshumidification, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la quatrième branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit traverse le quatrième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième débit traverse le premier échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, puis rejoint la première branche de dérivation, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au huitième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur et retourne au dispositif de compression. [59] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression passe en parallèle dans le premier échangeur de chaleur et dans le quatrième échangeur de chaleur. L’air destiné à l’habitacle est refroidi par le premier échangeur de chaleur et réchauffé par le quatrième échangeur de chaleur, ce qui correspond à une déshumidification. En même temps, de l’énergie thermique est récupérée sur la chaîne de traction. Ce mode permet d’éviter l’embuage de l’habitacle en optimisant la dépense énergétique du système et sans risquer de givrer le deuxième échangeur thermique.
[60] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation donnée à titre d’exemples non limitatifs, accompagnée des figures ci-dessous :
[61] - La figure 1 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation de l’invention,
[62] - La figure 2 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
[63] - La figure 3 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation de l’invention,
[64] - La figure 4 représente une vue schématique d’une première variante du système de conditionnement thermique de la figure 1 ,
[65] - La figure 5 représente une vue schématique d’une deuxième variante du système de conditionnement thermique de la figure 1 ,
[66] - La figure 6 représente une vue schématique d’une première variante du système de conditionnement thermique de la figure 3,
[67] - La figure 7 représente une vue schématique d’une deuxième variante du système de conditionnement thermique de la figure 3,
[68] - La figure 8 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement, dit de chauffage, [69] - La figure 9 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 2 selon le premier mode de fonctionnement dit de chauffage,
[70] - La figure 10 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 3 selon le premier mode de fonctionnement dit de chauffage,
[71] - La figure 11 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement, dit de déshumidification parallèle,
[72] - La figure 12 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 2 selon le deuxième mode de fonctionnement dit de déshumidification parallèle,
[73] - La figure 13 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 6 selon un troisième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie,
[74] - La figure 14 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 7 selon le troisième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie,
[75] - La figure 15 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 6 selon un quatrième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie et déshumidification simple.
[76] Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations.
Dans la description qui suit, le terme « un premier élément en amont d’un deuxième élément » signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme « un premier élément en aval d’un deuxième élément » signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré. Quand il est précisé qu’un sous-système comporte un élément donné, cela n’exclut pas la présence d’autres éléments dans ce sous-système.
[77] On a représenté notamment sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 pour véhicule automobile, comportant un circuit 1 de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant.
[78] Autrement dit, en fonctionnement normal du système de conditionnement thermique 100, un fluide réfrigérant circule au moins dans une partie du circuit 1 de fluide réfrigérant. Le système de conditionnement thermique 100 permet de réguler la température ainsi que le taux d’humidité de l’air présent dans l’habitacle du véhicule, afin d’assurer le confort des passagers. Il permet également de refroidir un ou plusieurs organes d’une chaîne de traction électrique du véhicule, comme par exemple une batterie comportant un ensemble de cellules de stockage d’énergie électrique. Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 1 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants pourraient être employés, comme par exemple le R134a.
[79] Le circuit de fluide réfrigérant 100 comprend :
Une boucle principale A comportant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant :
- un dispositif de compression 2,
- un échangeur de chaleur bifluide 3,
- un premier dispositif de détente 4,
- un premier échangeur de chaleur 5 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule,
- un deuxième dispositif de détente 6,
- un deuxième échangeur de chaleur 7 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule,
Une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 11 disposé sur la boucle principale A et compris entre le premier échangeur de chaleur 5 et le deuxième dispositif de détente 7 à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A entre le deuxième échangeur de chaleur 7 et le dispositif de compression 2,
Une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A et compris entre le dispositif de compression 2 et le premier dispositif de détente 4 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la première branche de dérivation B et compris entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième point de raccordement 12, la deuxième branche de dérivation C comportant un troisième dispositif de détente 8 et un troisième échangeur de chaleur 9,
Un circuit de fluide caloporteur 20 configuré pour faire circuler un fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur bifluide 3 étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 1 et sur le circuit de fluide caloporteur 20 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, le circuit de fluide réfrigérant 1 comportant un premier échangeur de chaleur interne 21 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans la boucle principale A en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 3 et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la boucle principale A en aval du deuxième point de raccordement 12, le circuit 1 de fluide réfrigérant est caractérisé en ce qu’il comporte également une troisième branche de dérivation D-1 , D-2, D-3 permettant au fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en amont du premier échangeur de chaleur 5 de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 7 sans traverser le premier échangeur de chaleur 5.
[80] Plus précisément, et comme représenté notamment sur les figures 1 à 3, la troisième branche de dérivation D relie un cinquième point de raccordement 15- 1 ,15-2,15-3 disposé sur la boucle principale A et compris entre l’échangeur de chaleur bifluide 3 et le premier échangeur de chaleur 5 à un sixième point de raccordement 16-1 , 16-2, 16-3 disposé sur la boucle principale A entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième échangeur de chaleur 7.
[81] Le circuit de de fluide réfrigérant 1 comporte un deuxième échangeur de chaleur interne 22 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans la boucle principale A en aval du premier échangeur interne 21 et en amont du troisième point de raccordement 13, et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la première branche de dérivation B entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième point de raccordement 12.
[82] On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et climatisation, souvent désignée par le terme Anglais
« HVAC » signifiant « Heating, Ventilating and Air Conditioning ». Cette installation n’a pas été représentée sur les figures.
[83] On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle. Autrement dit, ce flux d’air reste à l’extérieur du véhicule. Le deuxième échangeur de chaleur 7 peut être disposé en face avant du véhicule, et reçoit le flux d’air généré par l’avancement du véhicule. Un groupe moto- ventilateur, non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. De même, un autre groupe moto-ventilateur, non représenté sur les figures, est disposé dans l’installation de chauffage afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi.
[84] Une unité électronique de contrôle, non représentée sur les figures, reçoit les informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. L’unité électronique reçoit également les consignes demandées par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 1.
[85] Chacun des premier, deuxième et troisième dispositif de détente peut être un détendeur électronique, un détendeur thermostatique, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, l’unité de contrôle du système pilote un moteur électrique qui déplace l’obturateur mobile qui gère la section de passage du dispositif de détente. [86] Le dispositif de compression peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le dispositif de compression comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie du dispositif de compression. Les pièces mobiles internes du compresseur font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée à une haute pression côté sortie. Après détente dans un ou plusieurs organes de détente du circuit 1 , le fluide réfrigérant revient à l’entrée du compresseur 2 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.
[87] Chaque échangeur de chaleur interne 21 , 22 comporte une entrée de fluide réfrigérant à haute pression, une sortie de fluide réfrigérant à haute pression, une entrée de fluide réfrigérant à basse pression, une sortie de fluide réfrigérant à basse pression. Au sein de chaque échangeur de chaleur interne 21 , 22, le fluide réfrigérant à haute pression et haute température cède de la chaleur au fluide réfrigérant à basse pression.
[88] Le premier échangeur de chaleur 5 est aussi appelé évaporateur habitacle, et le deuxième échangeur de chaleur est également appelé évapo-condenseur. Le premier dispositif de détente 4 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 5. Le deuxième dispositif de détente 6 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 7. Chacun des dispositifs de détente permet ainsi de contrôler la pression du fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur correspondant, et donc de gérer l’échange de chaleur associé.
[89] Grâce à l’architecture de circuit de fluide réfrigérant proposée ici, il est possible de faire circuler dans le deuxième échangeur de chaleur 7 du fluide réfrigérant à basse pression, sans que ce fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur 5. Le système de conditionnement thermique possède ainsi un nouveau mode de chauffage comparé au système selon l’art antérieur.
[90] Selon un premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique, représenté sur la figure 1 , le cinquième point de raccordement 15-1 est disposé sur la boucle principale A entre le premier échangeur interne 21 et le deuxième échangeur interne 22, et le sixième point de raccordement 16-1 est disposé sur la boucle principale A entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième dispositif de détente 6.
[91] Selon un deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique, représenté sur la figure 2, le cinquième point de raccordement 15-2 est disposé sur la boucle principale A entre le premier dispositif de détente 4 et le premier échangeur de chaleur 5, et le sixième point de raccordement 16-2 est disposé sur la boucle principale A entre le deuxième dispositif de détente 6 et le deuxième échangeur de chaleur 7.
[92] Selon un troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique, représenté sur la figure 3, le cinquième point de raccordement 15-3 est disposé sur la boucle principale A entre le premier dispositif de détente 4 et le premier échangeur de chaleur 5, et le sixième point de raccordement 16-3 est disposé sur la boucle principale A entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième dispositif de détente 6.
[93] Le système de conditionnement thermique comporte une première vanne d’arrêt 36-1 , 36-2, 36-3 sur la troisième branche de dérivation D-1 , D-2, D-3 disposée entre le cinquième point de raccordement 15-1 , 15-2, 15-3 et le sixième point de raccordement 16-1 , 16-2, 16-3.
[94] Cette vanne d’arrêt permet d’interdire le passage du fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation lorsque la vanne est fermée. Le passage du fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation est possible lorsque la vanne est ouverte.
[95] Chaque point de raccordement permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les deux portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vannes d’arrêt ou dispositifs de détente compris sur chacune des deux branches. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide arrivant à ce point de raccordement. Le premier point de raccordement 11 est disposé sur la première branche de dérivation B en amont du point de raccordement 12, selon le sens de parcours du fluide réfrigérant en fonctionnement normal du système. Le troisième point de raccordement 13 est disposé sur la deuxième branche de dérivation C en amont du quatrième point de raccordement 14. Le cinquième point de raccordement 15-1 , 15-2, 15-3 est disposé sur la troisième branche de dérivation D-1 , D-2, D-3 en amont du sixième point de raccordement 16-1 , 16-2, 16-3. Le septième point de raccordement 17 est disposé sur la quatrième branche de dérivation E en amont du sixième point de raccordement 18-1 , 18-2. A titre d’exemple, au niveau du premier point de raccordement 11 , le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur de chaleur 5 sur la boucle principale A peut être redirigé vers la première branche de dérivation B ou vers le deuxième dispositif de détente 6 sur la boucle principale A. Au niveau du troisième point de raccordement 13, le fluide réfrigérant provenant du dispositif de compression 2 sur la boucle principale A peut être redirigé vers la deuxième branche de dérivation C ou vers le premier dispositif de détente 4 sur la boucle principale A. Au niveau du deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant provenant du deuxième échangeur de chaleur 7 sur la boucle principale A et le fluide réfrigérant provenant de la première branche de dérivation B peuvent se rassembler et être redirigés vers l’entrée du dispositif de compression 2. Le même principe s’applique aux autres points de raccordement.
[96] Les vannes d’arrêt et la vanne antiretour permettent ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant dans les différentes branches du circuit de réfrigérant, afin d’assurer différents modes de fonctionnement, comme il sera décrit ultérieurement.
[97] Selon le premier mode de réalisation, visible notamment sur la figure 1 , le système de conditionnement thermique comporte une vanne antiretour 37 entre le premier point de raccordement 11 et le sixième point de raccordement 16-1.
[98] La vanne antiretour empêche le fluide réfrigérant provenant de la troisième branche de dérivation de parcourir la branche principale en direction du premier point de raccordement. La vanne antiretour 37 peut être, comme sur l’exemple représenté, un clapet anti-retour de type passif c'est-à-dire n’étant pas commandé électriquement. La vanne antiretour 37 peut aussi être une vanne d’arrêt commandée électriquement par l’unité de contrôle du système. [99] Selon une variante particulière non-représentée du troisième mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une vanne antiretour 37 entre le premier point de raccordement 11 et le sixième point de raccordement 16-3. [100] Comme dans le premier mode de réalisation, la vanne antiretour empêche le fluide réfrigérant provenant de la troisième branche de dérivation de parcourir la branche principale en direction du premier point de raccordement. La vanne antiretour 37 peut être, comme sur l’exemple représenté, un clapet anti-retour de type passif c'est-à-dire n’étant pas commandé électriquement. La vanne antiretour 37 peut aussi être une vanne d’arrêt commandée électriquement par l’unité de contrôle du système.
[101] Selon le troisième mode de réalisation, visible notamment sur la figure 3, le système de conditionnement thermique comporte une deuxième vanne d’arrêt 38 sur la boucle principale A disposée entre le cinquième point de raccordement 15- 3 et le premier échangeur de chaleur 5.
[102] Cette vanne d’arrêt permet d’interdire le passage du fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur lorsque la vanne est fermée. Elle autorise le passage lorsque la vanne est ouverte.
[103] Dans l’exemple ici décrit, le troisième échangeur de chaleur 9 est configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie 25 de stockage d’énergie électrique du véhicule.
[104] Le troisième échangeur de chaleur 9 permet ainsi de refroidir et réguler la température de la batterie. Le couplage thermique entre troisième échangeur de chaleur 9 et la batterie 25 peut être assuré de manière directe, le fluide réfrigérant échangeant directement de la chaleur avec la batterie, ou encore de manière indirecte, par l’intermédiaire d’un circuit de fluide caloporteur, non représenté sur les figures. Dans ce cas, le fluide réfrigérant refroidit un fluide caloporteur, qui à son tour échange de la chaleur avec la batterie 25 et permet de la refroidir. Selon un mode de réalisation, non représenté sur les figures, le troisième échangeur 9 est en couplage thermique avec le circuit de fluide caloporteur 20. [105] Le système de conditionnement thermique 100 comporte également une troisième vanne d’arrêt 40 disposée sur la première branche de dérivation B entre le premier point de raccordement 11 et le quatrième point de raccordement 14. Cette vanne d’arrêt 40 permet d’interdire le passage dans la première branche de dérivation B du fluide réfrigérant provenant de la boucle principale A. Comme précédemment, lorsque la vanne 40 est ouverte le passage de fluide réfrigérant à travers la vanne est possible.
[106] Selon le mode de réalisation illustré notamment sur les figures 4 à 7, le circuit de fluide réfrigérant 1 comporte une quatrième branche de dérivation E reliant un septième point de raccordement 17 disposé sur la boucle principale A et compris entre le premier dispositif de détente 4 et le premier échangeur de chaleur 5 à un huitième point de raccordement 18-1 ,18-2 disposé sur la première branche de dérivation B entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième point de raccordement 12, la quatrième branche de dérivation E comportant un quatrième échangeur de chaleur 23.
[107] Selon les variantes des figures 4 et 6, le huitième point de raccordement 18-1 est disposé sur la première branche de dérivation B entre le deuxième échangeur de chaleur interne 22 et le deuxième point de raccordement 12.
[108] Dans cette variante, le fluide réfrigérant circulant dans la quatrième branche de dérivation E ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleur 22 avant de rejoindre la boucle principale A.
[109] Selon les variantes des figures 5 et 7, le huitième point de raccordement 18-2 est disposé sur la première branche de dérivation B entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième échangeur de chaleur interne 22.
[110] Dans ce cas, le fluide réfrigérant circulant dans la quatrième branche de dérivation E traverse le deuxième échangeur de chaleur 22 avant de rejoindre la boucle principale A de fluide réfrigérant.
[111] La quatrième branche de dérivation E comporte une quatrième vanne d’arrêt 41 disposée entre le septième point de raccordement 17 et le quatrième échangeur de chaleur 23. Cette vanne d’arrêt permet de sélectivement autoriser et interdire le passage de fluide réfrigérant dans la quatrième branche de dérivation E. [112] Dans l’application illustrée ici, le quatrième échangeur de chaleur 23 est configuré pour échanger de la chaleur avec un élément 24 d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
[113] En faisant circulant du fluide réfrigérant à basse pression dans le quatrième échangeur de chaleur, il est ainsi possible de récupérer l’énergie thermique dissipée par le fonctionnement de l’élément de la chaîne de traction électrique. Lorsque le système de conditionnement thermique fonctionne selon ce mode de récupération d’énergie de la chaîne de traction, le chauffage de l’air de l’habitacle peut être assuré en minimisant la consommation énergétique. L’autonomie de roulage du véhicule électrique est ainsi améliorée.
[114] L’élément 24 d’une chaîne de traction électrique du véhicule peut être un moteur électrique de traction. L’élément 24 d’une chaîne de traction électrique du véhicule peut aussi être un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction.
[115] Le quatrième échangeur de chaleur 23 est un échangeur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation, non représenté sur les figures, le quatrième échangeur de chaleur 23 est en couplage thermique avec le circuit de fluide caloporteur 20.
[116] L’échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’élément 24 de la chaîne de traction électrique est ainsi assurée par l’intermédiaire du fluide caloporteur. Pour cela, le fluide caloporteur circule autour du ou des éléments de la chaîne de traction qui dissipent de la chaleur, par exemple le stator du moteur électrique, ou les composants de puissance de l’électronique de pilotage du moteur électrique.
[117] Le circuit de fluide caloporteur 20 comporte un cinquième échangeur de chaleur 30 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule. Le cinquième échangeur de chaleur 30, encore appelé radiateur de chauffage, est disposé dans l’installation de chauffage en aval du premier échangeur de chaleur 5.
[118] Le cinquième échangeur de chaleur 30 peut ainsi chauffer l’habitacle, en dissipant de la chaleur dans le flux d’air Fi destiné à alimenter l’intérieur de l’habitacle. [119] Le circuit de fluide caloporteur 20 comporte un sixième échangeur de chaleur 35 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule. Le sixième échangeur de chaleur 35 est ici disposé à l’avant du véhicule, en amont du deuxième échangeur 7 selon le sens du flux d’air extérieur Fe. Le sixième échangeur de chaleur permet de refroidir le fluide caloporteur dans certains modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique.
[120] Afin de simplifier les figures, le circuit de fluide caloporteur 20 comprenant notamment le cinquième échangeur de chaleur 30 et le sixième échangeur de chaleur 35 ont été représentés uniquement sur la figure 1. Le circuit de fluide caloporteur est identique sur les différents modes de réalisation.
[121] Le circuit de fluide caloporteur 20 comporte également plusieurs pompes permettant de faire circuler le fluide caloporteur dans les différentes branches du circuit caloporteur. Le circuit de fluide caloporteur comporte également plusieurs vannes d’arrêts permettant d’envoyer le fluide caloporteur sélectivement dans les différentes branches. Les pompes et les vannes n’ont pas été représentées sur les figures, dans un but de simplification des figures.
[122] Sur l’exemple décrit, un même circuit de fluide caloporteur 20 permet de coupler thermiquement le cinquième échangeur de chaleur 30 contribuant à chauffer le flux d’air Fi intérieur à l’habitacle, le sixième échangeur de chaleur 35, le troisième échangeur de chaleur 9 assurant le refroidissement de la batterie, le quatrième échangeur de chaleur 23 assurant la récupération d’énergie thermique dissipée par la chaîne de traction électrique.
[123] Le circuit de fluide réfrigérant 1 comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 29 disposé sur la boucle principale A en sortie de l’échangeur bifluide 3. Sur l’exemple représenté, le dispositif d’accumulation 29 est une bouteille déshydratante.
[124] Ce dispositif d’accumulation permet que la quantité de fluide circulant dans le circuit de fluide réfrigérant s’ajuste aux conditions d’utilisation et aux modes de fonctionnement employés.
[125] On décrira maintenant, tel qu’illustré sur les figures 8 à 15, quelques uns des différents modes de fonctionnement possibles du système de conditionnement thermique préalablement décrit. Sur ces figures, les portions de circuit dans lesquelles le fluide réfrigérant circule sont représentées en trait plein. Les portions de circuit dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circule pas sont représentées en pointillés.
[126] Premier mode de fonctionnement :
Les figures 8 à 10 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un premier mode de fonctionnement, dit mode « chauffage». La figure 8 illustre le fonctionnement du premier mode de réalisation, celui schématisé sur la figure 1. La figure 9 illustre le fonctionnement du deuxième mode de réalisation, schématisé sur la figure 2. La figure 10 illustre le fonctionnement du troisième mode de réalisation, schématisé sur la figure 3.
[127] Dans ce premier mode de fonctionnement du premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 8, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans la troisième branche de dérivation D, dans le deuxième dispositif de détente 6 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression 2.
[128] Au cinquième point de raccordement 15-1 , le fluide réfrigérant circule dans la troisième branche de dérivation D-1 et non la portion de boucle principale A située en aval du point 15-1 , car les dispositifs de détente 4 et 6 sont tous les deux dans une position fermée qui interdit le passage du fluide réfrigérant. La première vanne d’arrêt 36-1 est en position ouverte. Au sixième point de raccordement 16-1 , la vanne antiretour 37 empêche le fluide réfrigérant de circuler en direction du premier point de raccordement 11.
[129] Dans ce premier mode de réalisation comme dans le deuxième et le troisième, le débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle de fluide réfrigérant est contrôlé par la section de passage du deuxième dispositif de détente 6 ainsi que par la vitesse de rotation du dispositif de compression 2. Le fluide réfrigérant est détendu jusqu’à une pression permettant d’avoir une température d’évaporation inférieure à la température ambiante. La chaleur de vaporisation du fluide réfrigérant est ainsi fournie par le flux d’air extérieur Fe. La chaleur fournie à l’air de l’habitacle Fi étant prélevée sur le flux d’air extérieur Fe, ce mode est également appelé mode pompe à chaleur.
[130] Dans ce premier mode de fonctionnement, le chauffage de l’air de l’habitacle est réalisé sans que le fluide réfrigérant ne traverse le premier échangeur de chaleur 5.
[131] Dans ce premier mode de fonctionnement, le fluide caloporteur circule dans l’échangeur bifluide 3 où il reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant à haute pression. Tout ou partie du fluide caloporteur circule ensuite dans le cinquième échangeur de chaleur 30 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi. Le chauffage du flux d’air intérieur Fi est assuré par échange de chaleur entre le cinquième échangeur de chaleur 30 et le flux d’air Fi destiné à l’habitacle. Le fluide réfrigérant cède de la chaleur au fluide caloporteur, qui à son tour cède de la chaleur à l’air de l’habitacle. Ce fonctionnement est identique pour les trois modes de réalisation illustrés.
[132] Dans ce premier mode de fonctionnement du deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 9, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la troisième branche de dérivation D, dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression 2.
[133] Au cinquième point de raccordement 15-2, le fluide réfrigérant circule dans la troisième branche de dérivation D-2 et non la portion de boucle principale A située en aval du point 15-2, car le deuxième dispositif de détente 6 et la troisième vanne d’arrêt 40 sont tous les deux dans une position fermée qui interdit le passage du fluide réfrigérant. La vanne d’arrêt 36-2 est en position ouverte. Au sixième point de raccordement 16-2, le fluide réfrigérant rejoint la boucle principale A et circule vers le deuxième échangeur de chaleur 7. La première branche de dérivation B n’est pas parcourue par du fluide réfrigérant.
Le deuxième échangeur de chaleur 22 est ainsi inactif, puisque le côté basse pression de cet échangeur interne ne reçoit pas de débit de fluide réfrigérant.
[134] Dans ce premier mode de fonctionnement du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 10, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à une pression intermédiaire comprise entre la basse pression et la haute pression, dans la troisième branche de dérivation D, dans le deuxième dispositif de détente 6 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression 2. La détente intermédiaire du fluide réfrigérant avant de traverser le premier échangeur de chaleur 5 est obtenue en fermant partiellement le premier organe de détente 4. Cette détente intermédiaire permet au fluide réfrigérant de libérer de la chaleur dans le premier échangeur 5 et ainsi contribuer à chauffer le flux d’air intérieur Fi. La deuxième détente effectuée au niveau du deuxième dispositif de détente 6 permet au fluide réfrigérant d’atteindre une basse pression. Le fluide réfrigérant s’évapore ainsi dans le deuxième échangeur de chaleur 7, comme décrit précédemment. Il est également possible d’ouvrir complètement le premier dispositif de détente 4.
Dans ce cas, la pression intermédiaire est en fait égale à la haute pression, aux pertes de charges près de la portion de boucle principale comprise entre le compresseur 2 et le dispositif de détente 4. Dans ce cas, le fluide réfrigérant n’échange pas de chaleur avec le flux d’air intérieur Fi et ne contribue pas à le réchauffer. Tout le chauffage du flux d’air intérieur Fi est assuré par le cinquième échangeur 30. [135] Au cinquième point de raccordement 15-3, le fluide réfrigérant circule dans la troisième branche de dérivation D-3 et non la portion de boucle principale A située en aval du point 15-3, car la deuxième vanne d’arrêt 38 est dans une position fermée qui interdit le passage du fluide réfrigérant. La vanne d’arrêt 36-3 est en position ouverte. Au sixième point de raccordement 16-3, le fluide réfrigérant rejoint la boucle principale A et circule vers le deuxième échangeur de chaleur 7. La troisième vanne d’arrêt 40 est en position fermée. La première branche de dérivation B n’est pas parcourue par du fluide réfrigérant. Le deuxième échangeur de chaleur 22 est ainsi inactif, puisque le côté basse pression de cet échangeur interne ne reçoit pas de débit de fluide réfrigérant. La portion de boucle principale comprise entre le cinquième point de raccordement 15-3 et le sixième point de raccordement 16-3 n’est pas non plus parcourue par du fluide réfrigérant.
[136] Dans ce premier mode de fonctionnement, le troisième dispositif de détente 8 est en position fermée. Aucun débit de fluide réfrigérant ne traverse le troisième échangeur de chaleur 9. En effet, ce mode de fonctionnement correspond à des conditions où il est nécessaire de chauffer l’habitacle et où la batterie n’a pas besoin d’être refroidie.
[137] Deuxième mode de fonctionnement :
Les figures 11 et 12 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un deuxième mode de fonctionnement, dit mode « déshumidification». La figure 11 illustre le fonctionnement du premier mode de réalisation, celui schématisé sur la figure 1. La figure 12 illustre le fonctionnement du deuxième mode de réalisation, schématisé sur la figure 2.
[138] Dans ce deuxième mode de fonctionnement du premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 11 , le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation D-1 et un deuxième débit circulant dans la boucle principale A, le premier débit circulant successivement dans le deuxième dispositif de détente 6 où il passe à basse pression et dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le deuxième débit circule successivement dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans le premier échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, et dans la première branche de dérivation B où il traverse le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[139] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression circule en parallèle dans le premier échangeur de chaleur 5 et dans le deuxième échangeur de chaleur 7. L’air destiné à l’habitacle est ainsi refroidi en traversant le premier échangeur de chaleur 5, puis chauffé en traversant le cinquième échangeur de chaleur 30. L’air est ainsi déshumidifié. Comme pour le premier mode de fonctionnement, la chaleur de vaporisation du fluide réfrigérant est fournie par le flux d’air extérieur Fe.
[140] Au cinquième point de raccordement 15-1 , le débit de fluide réfrigérant se divise en deux. Une partie du fluide réfrigérant circule dans la troisième branche de dérivation D-1 et la partie complémentaire au débit total circule dans la portion de boucle principale A située en aval du point 15-1 . En effet, le premier dispositif de détente 4 est en position ouverte. Comme dans le mode chauffage, la première vanne d’arrêt 36-1 est ouverte et la vanne antiretour 37 empêche le fluide réfrigérant à haute pression de circuler en direction du premier point de raccordement 11. Au niveau du premier point de raccordement 11 , le fluide réfrigérant à basse pression provenant du premier échangeur de chaleur 5 emprunte la première branche de dérivation B, traverse le premier échangeur de chaleur interne 21 et rejoint la boucle principale A au niveau du deuxième point de raccordement 12. Au niveau du deuxième point de raccordement 12, le débit de fluide réfrigérant provenant du deuxième échangeur de chaleur 7 et le débit de fluide réfrigérant provenant du premier échangeur de chaleur 5 se rejoignent et le débit total traverse le premier échangeur interne 21 et rejoint l’entrée du compresseur 2. Le premier échangeur interne 21 permet un échange de chaleur entre le réfrigérant à basse pression et le fluide réfrigérant à haute pression traversant chacune de ses branches.
[141] Dans ce deuxième mode de fonctionnement du deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure
12, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation D-2 et un deuxième débit circulant dans la boucle principale A, le premier débit circulant successivement dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur
5 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, et dans la première branche de dérivation B où il traverse le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[142] Au cinquième point de raccordement 15-2, le débit de fluide réfrigérant se divise en deux. Une partie du fluide réfrigérant circule dans la troisième branche de dérivation D-2 et la partie complémentaire au débit total circule dans la portion de boucle principale A située en aval du point 15-2. En effet, le premier dispositif de détente 4 ainsi que la première vanne d’arrêt 36-2 sont tous deux en position ouverte. Le troisième dispositif de détente 6 est en position fermée. Ainsi, au niveau du premier point de raccordement 11 , le fluide réfrigérant à basse pression provenant du premier échangeur de chaleur 5 emprunte la première branche de dérivation B, traverse le deuxième échangeur de chaleur interne 22 et rejoint la boucle principale A au niveau du deuxième point de raccordement 12. Au niveau du deuxième point de raccordement 12, le débit de fluide réfrigérant provenant du deuxième échangeur de chaleur 7 et le débit de fluide réfrigérant provenant du premier échangeur de chaleur 5 et parcourant la première branche de dérivation B se rejoignent, et le débit total traverse le premier échangeur interne 21 et rejoint l’entrée du compresseur 2. Le deuxième échangeur interne 22 et le premier échangeur interne 21 permettent chacun un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à basse pression et le fluide réfrigérant à haute pression traversant chacune de leur branches.
[143] Troisième mode de fonctionnement :
Les figures 13 et 14 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un troisième mode de fonctionnement, dit mode « récupération d’énergie ». La figure 13 illustre le fonctionnement de la première variante du troisième mode de réalisation, celui schématisé sur la figure 6. La figure 14 illustre le fonctionnement de la deuxième variante du troisième mode de réalisation, schématisé sur la figure 7.
[144] Dans ce troisième mode de fonctionnement de la première variante du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 13, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la quatrième branche de dérivation E, le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le premier échangeur thermique 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[145] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression circule dans le quatrième échangeur de chaleur 23. Le fluide réfrigérant récupère ainsi une partie de la chaleur dissipée par la chaîne de traction électrique du véhicule. La chaleur récupérée peut ainsi être transférée à l’air de l’habitacle. Ce mode de fonctionnement est particulièrement intéressant lorsque le deuxième échangeur de chaleur est susceptible de se recouvrir de glace lorsqu’il sert à vaporiser le fluide réfrigérant à basse pression. Dans cette variante, le fluide réfrigérant à basse pression parcourant le quatrième échangeur de chaleur ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleur interne. [146] Le fluide réfrigérant à haute pression en sortie du dispositif de compression 2 circule dans la boucle principale A jusqu’au premier dispositif de détente 4, après avoir traversé l’échangeur bifluide 3 et les deux échangeurs internes 21 et 22. Le fluide réfrigérant est détendu en traversant le premier dispositif de détente 4 qui est partiellement ouvert. Au niveau du septième point de raccordement 17, le fluide réfrigérant circule dans la quatrième branche de dérivation E. Le fluide réfrigérant ne parcourt pas la portion de boucle principale A située en aval du point 17, car la deuxième vanne d’arrêt 38 est dans une position fermée et interdit le passage du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant ne parcourt pas non plus la troisième branche de dérivation D-3 car la vanne d’arrêt 36-3 est en position fermée. La troisième vanne d’arrêt 40 est également fermée. La troisième vanne d’arrêt 40 est en position ouverte. Le fluide réfrigérant à basse pression traverse le quatrième échangeur de chaleur 23 et s’évapore en absorbant de la chaleur prélevée à la chaîne de traction électrique du véhicule.
Au niveau du deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant rejoint la boucle principale A et circule vers le dispositif de compression 2. La première branche de dérivation B n’est pas parcourue par du fluide réfrigérant. Le deuxième échangeur de chaleur 22 est ainsi inactif, puisque le côté basse pression de cet échangeur interne ne reçoit pas de débit de fluide réfrigérant.
[147] Sur l’exemple représenté, le septième point de raccordement 17 est distinct du cinquième point de raccordement 15-2. Cependant, ces deux points de raccordement pourraient aussi être confondus.
[148] Dans ce troisième mode de fonctionnement de la deuxième variante du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 14, le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la quatrième branche de dérivation E traverse également le deuxième échangeur de chaleur interne 22.
[149] En effet, dans cette variante le huitième point de raccordement 18-2 est situé en amont de la branche basse pression du deuxième échangeur interne 22.
Ainsi, le fluide réfrigérant à basse pression parcourant le quatrième échangeur de chaleur 23 traverse successivement le deuxième échangeur de chaleur interne 22 puis le premier échangeur de chaleur interne 21. L’ouverture et la fermeture des différentes vannes d’arrêt est la même que pour la première variante, décrite en figure 13.
[150] Quatrième mode de fonctionnement :
La figure 15 illustre le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un quatrième mode de fonctionnement, dit mode « dit de récupération d’énergie et de déshumidification ». La figure 15 illustre le fonctionnement de la première variante du troisième mode de réalisation, celui schématisé sur la figure 6.
[151] Dans ce quatrième mode de fonctionnement de la première variante du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 15, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la quatrième branche de dérivation E et un deuxième débit circulant dans la boucle principale A, le premier débit traverse le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième débit traverse le premier échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, puis rejoint la première branche de dérivation B, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au huitième point de raccordement 18-1 , 18-2, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[152] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression passe en parallèle dans le premier échangeur de chaleur et dans le quatrième échangeur de chaleur. L’air destiné à l’habitacle est refroidi par le premier échangeur de chaleur et réchauffé par le quatrième échangeur de chaleur, ce qui correspond à une déshumidification. En même temps, de l’énergie thermique est récupérée sur la chaîne de traction. Ce mode permet d’éviter l’embuage de l’habitacle en optimisant la dépense énergétique du système et sans risquer de givrer le deuxième échangeur thermique
[153] Dans ce quatrième mode de fonctionnement, la circulation du fluide réfrigérant diffère de la circulation du troisième mode de fonctionnement en ce que le fluide réfrigérant parcourt aussi la portion de boucle principale au niveau du septième point de raccordement 17, car la deuxième vanne d’arrêt 38 est dans une position ouverte et permet le passage du fluide réfrigérant. Une partie du fluide réfrigérant à basse pression parcourt la quatrième branche de dérivation E comme décrit précédemment, et le reste du fluide réfrigérant à basse pression traverse le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel il s’évapore et refroidit le flux d’air intérieur Fi. Le flux d’air intérieur Fi est par ailleurs réchauffé au niveau du cinquième échangeur de chaleur 30. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi déshumidifié. Simultanément, les pertes thermiques de la chaîne de traction électrique sont récupérées, de la même manière que dans le troisième mode de fonctionnement.
[154] De nombreux autres modes de fonctionnement sont également possibles, en jouant sur le débit de fluide réfrigérant traversant la boucle principale A et chacune des branches de dérivation B, C, D, E et sur le niveau de détente procuré par chacun des trois dispositifs de détente 4, 6, 8.
[155] Selon des modes de réalisation non représentés, le circuit de gestion thermique selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles :
[156] La deuxième branche de dérivation C peut relier un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A et compris entre le dispositif de compression 2 et le premier dispositif de détente 4 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la boucle principale A et compris entre le premier échangeur de chaleur 5 et le premier point de raccordement 11 , la deuxième branche de dérivation C comportant un troisième dispositif de détente 8 et un troisième échangeur de chaleur 9. Autrement dit, la deuxième branche de dérivation C est reliée à chacune de ses extrémités à la boucle principale A. L’intégration des canalisations de fluide réfrigérant peut être facilitée. [157] Le circuit de fluide caloporteur peut comporter un dispositif de chauffage électrique. Ce dispositif de chauffage permet de compléter, ou de remplacer, le chauffage procuré par l’échangeur bifluide 3.

Claims

Revendications
1. Système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant :
- Un circuit (1 ) de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comprenant : une boucle principale (A) comportant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression (2), un échangeur de chaleur bifluide (3), un premier dispositif de détente (4), un premier échangeur de chaleur (5) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule, un deuxième dispositif de détente (6), un deuxième échangeur de chaleur (7) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule, une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre le premier échangeur de chaleur (5) et le deuxième dispositif de détente (6) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) entre le deuxième échangeur de chaleur (7) et le dispositif de compression (2), une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre le dispositif de compression (2) et le premier dispositif de détente (4) à un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la première branche de dérivation (B) et compris entre le premier point de raccordement (11) et le deuxième point de raccordement (12), la deuxième branche de dérivation (C) comportant un troisième dispositif de détente (8) et un troisième échangeur de chaleur (9),
- Un circuit de fluide caloporteur (20) configuré pour faire circuler un fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur bifluide (3) étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (1) et sur le circuit de fluide caloporteur (20) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, le circuit de fluide réfrigérant (1 ) comportant un premier échangeur de chaleur interne (21) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans la boucle principale (A) en aval de l’échangeur de chaleur bifluide (3) et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la boucle principale (A) en aval du deuxième point de raccordement (12), caractérisé en ce que le circuit (1) de fluide réfrigérant comporte également une troisième branche de dérivation (D-1 , D-2, D-3) permettant au fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale (A) en amont du premier échangeur de chaleur (5) de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur (7) sans traverser le premier échangeur de chaleur (5).
2. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel la troisième branche de dérivation (D) relie un cinquième point de raccordement (15-1 ,15-2,15-3) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre l’échangeur de chaleur bifluide (3) et le premier échangeur de chaleur (5) à un sixième point de raccordement
(16-1 , 16-2, 16-3) disposé sur la boucle principale (A) entre le premier point de raccordement (11 ) et le deuxième échangeur de chaleur (7).
3. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de de fluide réfrigérant (1) comporte un deuxième échangeur de chaleur interne (22) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans la boucle principale (A) en aval du premier échangeur interne (21) et en amont du troisième point de raccordement (13), et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la première branche de dérivation (B) entre le quatrième point de raccordement (14) et le deuxième point de raccordement (12).
4. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel :
- le cinquième point de raccordement (15-1 ) est disposé sur la boucle principale (A) entre le premier échangeur interne (21) et le deuxième échangeur interne (22), et
- le sixième point de raccordement (16-1 ) est disposé sur la boucle principale (A) entre le premier point de raccordement (11 ) et le deuxième dispositif de détente (6).
5. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel :
- le cinquième point de raccordement (15-2) est disposé sur la boucle principale (A) entre le premier dispositif de détente (4) et le premier échangeur de chaleur (5), et
- le sixième point de raccordement (16-2) est disposé sur la boucle principale (A) entre le deuxième dispositif de détente (6) et le deuxième échangeur de chaleur (7).
6. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel :
- le cinquième point de raccordement (15-3) est disposé sur la boucle principale (A) entre le premier dispositif de détente (4) et le premier échangeur de chaleur (5), et
- le sixième point de raccordement (16-3) est disposé sur la boucle principale (A) entre le premier point de raccordement (11 ) et le deuxième dispositif de détente (6).
7. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le troisième échangeur de chaleur (9) est configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie (25) de stockage d’énergie électrique du véhicule.
8. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide réfrigérant (1) comporte une quatrième branche de dérivation (E) reliant un septième point de raccordement (17) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre le premier dispositif de détente (4) et le premier échangeur de chaleur (5) à un huitième point de raccordement (18-1 ,18-2) disposé sur la première branche de dérivation (B) entre le quatrième point de raccordement (14) et le deuxième point de raccordement (12), la quatrième branche de dérivation (E) comportant un quatrième échangeur de chaleur (23), le quatrième échangeur de chaleur (23) étant configuré pour échanger de la chaleur avec un élément (24) d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
9. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide caloporteur (20) comporte un cinquième échangeur de chaleur (30) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule.
10. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 4 ou l’une des revendications 7 à 9 en combinaison avec la revendication 4, dans un mode de chauffage dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ), dans la troisième branche de dérivation (D), dans le deuxième dispositif de détente (6) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), dans le premier échangeur de chaleur interne (21), puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression (2).
11. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 5 ou l’une des revendications 7 à 9 en combinaison avec la revendication 5, dans un mode de chauffage dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, dans la troisième branche de dérivation (D), dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), dans le premier échangeur de chaleur interne (21), puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression (2).
12. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 6 ou l’une des revendications 7 à 9 en combinaison avec la revendication 6, dans un mode de chauffage dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22) dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à une pression intermédiaire comprise entre la basse pression et la haute pression, dans la troisième branche de dérivation (D), dans le deuxième dispositif de détente (6) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression (2).
13. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 4 ou l’une des revendications 7 à 9 en combinaison avec la revendication 4, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ), se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation (D-1) et un deuxième débit circulant dans la boucle principale (A), le premier débit circulant successivement dans le deuxième dispositif de détente (6) où il passe à basse pression et dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), le deuxième débit circule successivement dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, dans le premier échangeur de chaleur (5) où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), et dans la première branche de dérivation (B) où il traverse le deuxième échangeur de chaleur interne (22), le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement (12), le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur (21) et retourne au dispositif de compression (2).
14. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 5 ou l’une des revendications 7 à 9 en combinaison avec la revendication 5, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation (D-2) et un deuxième débit circulant dans la boucle principale (A), le premier débit circulant successivement dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur (5) où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), et dans la première branche de dérivation (B) où il traverse le deuxième échangeur de chaleur interne (22), le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement (12), le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur (21) et retourne au dispositif de compression (2).
15. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 6, dans un mode dit de récupération d’énergie et déshumidification, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21), le deuxième échangeur de chaleur interne (22), le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la quatrième branche de dérivation (E) et un deuxième débit circulant dans la boucle principale (A), le premier débit traverse le quatrième échangeur de chaleur (23) où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième débit traverse le premier échangeur de chaleur (5) où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), puis rejoint la première branche de dérivation (B), le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au huitième point de raccordement (18-1 , 18-2), le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur (21 ) et retourne au dispositif de compression (2).
16. Procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 10 à 15, en combinaison avec la revendication 9, dans lequel le fluide caloporteur circule dans l’échangeur bifluide (3) puis une partie du fluide caloporteur circule dans le cinquième échangeur de chaleur (30) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi).
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