WO2022179917A1 - Method for regulating a refrigerant circuit - Google Patents

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WO2022179917A1
WO2022179917A1 PCT/EP2022/053858 EP2022053858W WO2022179917A1 WO 2022179917 A1 WO2022179917 A1 WO 2022179917A1 EP 2022053858 W EP2022053858 W EP 2022053858W WO 2022179917 A1 WO2022179917 A1 WO 2022179917A1
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refrigerant
refrigerant fluid
fluid
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PCT/EP2022/053858
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Bertrand Nicolas
Mohamed Yahia
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the present invention relates to the field of heat treatment systems, and more particularly relates to a method for regulating a refrigerant circuit integrated within such heat treatment systems.
  • Motor vehicles are commonly equipped with a heat treatment system comprising at least one refrigerant circuit and at least one heat transfer fluid circuit, both used to participate in a heat treatment of different areas or different components of the vehicle. It is in particular known to use the refrigerant circuit and/or the heat transfer fluid circuit to heat treat a flow of air sent into a passenger compartment of the vehicle equipped with such a circuit.
  • the heat transfer fluid circuit in another application of this circuit, it is known to use the heat transfer fluid circuit to cool electrical or electronic components of the vehicle's traction chain, such as for example an electrical storage device, the latter being used to supply energy to an electric motor capable of setting the vehicle in motion.
  • the heat treatment system thus supplies the energy capable of cooling the electrical storage device during its use in driving phases.
  • the heat transfer fluid is heat treated by the refrigerant fluid via heat exchange.
  • the heat transfer fluid is then used to cool the electrical or electronic components.
  • An objective of improving such a heat treatment system is to maximize the cooling efficiency of the electrical storage element while promoting overheating of the refrigerant fluid and minimizing the pressure drop.
  • the present invention makes it possible to meet these objectives by proposing a method for regulating a refrigerant circuit, through which a refrigerant fluid passes, for a vehicle comprising a main branch, a first branch and a second branch both in series with the main branch, the main branch comprising at least one refrigerant fluid compression device and a first heat exchanger configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a first fluid, the compression device being capable of being driven in rotation up to a maximum rotation threshold speed, the first branch comprising at least a first heat exchanger configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a heat transfer fluid flowing through a circuit of heat transfer fluid, the second branch comprising at least a second heat exchanger configured to effect a heat exchange between the coolant fluid and the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit
  • the first expansion device is opened, advantageously gradually, and the speed of rotation of the compression device is increased as long as the overheating of the refrigerant fluid is greater than the minimum overheating threshold and/or the need for cooling of the electrical or electronic element is not reached,
  • the overheating of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold, it opens, advantageously gradually, the second expansion member and the speed of rotation of the compression device is increased as long as the need for cooling of the electrical or electronic element is not reached and the compression device has not reached the speed maximum rotation threshold.
  • the electrical or electronic element is heat-treated by the heat transfer fluid which itself is cooled by the refrigerant fluid which passes through the first heat exchanger during the first stage, or the first heat exchanger and the second heat exchanger heat in the second step.
  • Such cooling is carried out by minimizing the pressure drop of the refrigerant circuit and without harming the operation of the compression device.
  • first stage and second stage are only intended to differentiate between the two stages of the regulation process and are not intended to establish a chronological order between the first stage and the second stage, the regulation process can directly launch the second stage without having implemented the first stage before.
  • the refrigerant fluid is circulated by the compression device.
  • the latter compresses the refrigerant in the vapor state and brings it to high pressure and high temperature.
  • the latter rotates in order to compress the refrigerant fluid.
  • the compression device is capable of increasing the flow rate of refrigerant fluid by increasing its speed of rotation.
  • the compression device has a maximum speed of rotation which may differ depending on the characteristics of said compression device. Once the maximum speed of rotation has been reached, it is no longer possible to increase the flow rate of compressed refrigerant fluid.
  • the first heat exchanger is installed downstream of the compression device and allows at least partial condensation of the refrigerant fluid thanks to the heat exchange performed between the refrigerant fluid and the first fluid.
  • the first fluid can be a flow of air outside the vehicle, but it can also be a heat transfer liquid.
  • the first heat exchanger can for example be installed within a grille located on the front face of the vehicle, where the flow of outside air can s engulf.
  • the first branch and the second branch are both installed in series with the main branch.
  • the refrigerant fluid can circulate from the main branch to the first branch, or be divided into two fractions, a first fraction of refrigerant fluid circulating in the first branch and a second fraction circulating in the second branch , the first branch and the second branch being in parallel with respect to each other.
  • the first branch and the second branch each comprise, in an order corresponding to the direction of circulation of the refrigerant fluid, an expansion member and a heat exchanger.
  • the first expansion member and the second expansion member make it possible to expand the refrigerant fluid in order to lower its temperature before it passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger respectively.
  • Each of the expansion devices can completely close in order to prevent the circulation of the refrigerant fluid in the first branch and in the second branch.
  • the first expansion member is progressively opened in order to increase the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch and therefore in the first heat exchanger.
  • the cooling of the electrical or electronic element is then improved.
  • This opening of the first expansion device is accompanied by the increase in the speed of the compression device within its maximum rotation threshold speed limit so that the compression device can compress all of the refrigerant following the increase in the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch.
  • the first heat exchanger makes it possible to operate a heat exchange between the low-temperature refrigerant fluid and the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid circuit.
  • the heat transfer fluid circuit corresponds to a closed loop where the heat transfer fluid is continuously cooled by the refrigerant fluid via the heat exchangers, then cooled the electrical or electronic element requiring heat treatment.
  • the refrigerant fluid, passing through the heat exchangers therefore participates in the heat treatment of the electrical or electronic element, the latter being likely to release heat during its operation and thus risking rising to a temperature such that its operation may be s find it degraded.
  • the electrical or electronic element therefore acquires a need for cooling which the heat transfer fluid, and therefore indirectly the refrigerant fluid, must meet.
  • the first branch and the second branch join together at the first point of convergence, so as to be both connected to the main branch, upstream of the compression device.
  • the second branch has the particularity of comprising the accumulation device, arranged between the second heat exchanger and the convergence point. Any fluid circulating in the second branch therefore passes through the accumulation device.
  • the latter is in the vapor state during its compression by the compression device, passes at least partially in liquid form by crossing the first heat exchanger, then passes completely in liquid form during its relaxation by the organs of relaxation.
  • the refrigerant is then evaporated by the heat transfer fluid during the heat exchange occurring within the exchangers thermals. However, it may happen that the refrigerant does not evaporate completely.
  • the accumulation device therefore has the function of retaining a potential fraction of refrigerant fluid maintained in the liquid state before said liquid fraction circulates to the compression device, the latter being able to be damaged in the event of circulation of refrigerant fluid. in liquid form.
  • the accumulation device is arranged on the second branch.
  • any fluid passing through the first branch bypasses the accumulation device and flows directly to the compression device.
  • Bypassing the accumulation device is advantageous in that such bypassing makes it possible to reduce the pressure drop of the refrigerant fluid.
  • a liquid phase bypasses the accumulation device, it circulates through the compression device and risks damaging it.
  • the regulation method according to the invention is in particular configured so that such a situation does not occur and that the operation of the compression device remains optimal.
  • superheating of the refrigerant fluid is monitored in order to ensure that the refrigerant fluid is entirely in the vapor state at the outlet of the first heat exchanger.
  • the minimum overheating threshold corresponds to a minimum temperature limit of the refrigerant fluid where it risks not being completely evaporated.
  • the minimum overheating threshold is relative to a saturation temperature of the refrigerant fluid, said saturation temperature being specific to the type of refrigerant fluid used.
  • Such a risk of partial evaporation can occur, for example, when the heat transfer fluid has already sufficiently cooled the electrical or electronic element so that the rise in temperature of the heat transfer fluid by cooling the electrical or electronic element weakens. The heat transfer fluid thus evaporates the refrigerant fluid less efficiently within the first heat exchanger.
  • the risk of partial evaporation at the outlet of the first heat exchanger can therefore occur when the overheating of the refrigerant fluid becomes lower than the minimum overheating threshold. It is from such a situation that the regulation method initiates the second step consisting in progressively opening the second expansion member in order to distribute the refrigerant fluid between the first branch and the second branch.
  • the refrigerant fluid can therefore pass through the accumulation device, which ensures the retention of the liquid phase of the refrigerant fluid. The operation of the compression device is then preserved.
  • the regulation process is stopped when the compression device reaches its maximum rotation threshold speed or when the need for cooling of the electrical or electronic element is reached.
  • the speed of rotation of the compression device as well as a degree of opening of the first expansion member are fixed when the need for cooling is reached.
  • the speed of rotation of the compression device as well as a degree of opening of the first expansion member and of the second expansion member are fixed when the need for cooling is reached.
  • the principle is the same as when the need for cooling is reached during the first stage, except that the degree of opening of the second expansion device is also fixed when the need for cooling is reached during the second stage, being given that the refrigerant circulates in the first branch and in the second branch during the second stage.
  • the minimum overheating threshold corresponds to a temperature 5° C. higher than a saturation temperature of the refrigerant fluid.
  • a minimum overheating threshold of 5°C therefore allows the regulation process to move on to the second stage when the overheating of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold without risking partial evaporation at the outlet of the first heat exchanger causing the passage refrigerant fluid in liquid form through the compression device.
  • a degree of opening of the first expansion device is fixed when the compression device reaches the maximum rotation threshold speed.
  • the fact that the compression device reaches the maximum rotation threshold speed means that the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch cannot be increased, the compression device not being able to increase its rotation speed to compress the refrigerant fluid in greater quantity.
  • the degree of opening of the first expansion device is therefore fixed, and the compression device maintains its speed of rotation at the maximum threshold speed.
  • a degree of opening of the first expansion member and of the second expansion member is fixed when the compression device reaches the maximum rotation threshold speed.
  • the principle is the same as when the compression device reaches the maximum rotation threshold speed during the first stage, except that the degree of opening of the second expansion device is also fixed when the compression device reaches the threshold speed maximum rotation during the second stage, since the refrigerant circulates in the first branch and in the second branch during the second stage.
  • the refrigerant fluid circulates within a third branch in series with the main branch and in parallel with the first branch and the second branch, the third branch comprising at least one second heat exchanger configured to effecting a heat exchange with an interior air flow sent into a passenger compartment of the vehicle, the third branch further comprising a temperature sensor configured to measure a temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger.
  • the third branch cools the vehicle interior via the second heat exchanger.
  • the second heat exchanger is disposed at a path of the indoor air flow.
  • the second heat exchanger is configured so that the coolant circulates there at low temperature in order to cool the interior air flow which is subsequently sent to the passenger compartment of the vehicle.
  • the third branch comprises a third expansion member making it possible to expand the refrigerant fluid, and possibly to regulate the flow rate of the latter.
  • the second heat exchanger can be installed within a ventilation, heating and/or air conditioning installation, which circulates the interior air flow in a cyclic manner in order to cool or heat the passenger compartment according to a mode operation of the heat treatment system.
  • the coolant When the heat treatment system operates according to an operating mode which must ensure the cooling of the passenger compartment of the vehicle, the coolant must then both circulate in the first branch and possibly the second branch in order to cool the electrical or electronic element to heat treated, but also in the third branch to ensure the comfort of the vehicle cabin.
  • the circulation of the refrigerant fluid in the third branch therefore influences the speed of rotation of the compression device and takes priority over the cooling of the electrical or electronic element.
  • the regulation method can therefore be influenced in the event of failure of the refrigerant circuit to cool the passenger compartment of the vehicle to the required temperature, said temperature corresponding to the temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger.
  • the temperature sensor thus makes it possible to control the temperature of the interior air flow and to check whether the latter complies with a temperature requested by a user of the vehicle having activated the air conditioning option for the passenger compartment of the vehicle.
  • the first expansion device is closed, advantageously gradually, as long as the temperature of the interior air flow measured by the temperature sensor is greater than a comfort threshold temperature. The latter corresponds to the temperature requested for cooling the passenger compartment of the vehicle.
  • the second expansion device is closed, advantageously gradually, as long as the temperature of the interior air flow measured by the temperature sensor is greater than a comfort threshold temperature.
  • the principle is the same as when the temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger becomes higher than the comfort threshold temperature during the first stage.
  • the refrigerant fluid circulates both within the first branch, the second branch and the third branch and the latter does not allow enough refrigerant fluid to circulate for the flow interior air is sufficiently cooled, it is the second expansion device which is gradually closed in order to increase the flow rate of refrigerant fluid within the third branch and thus improve the cooling of the interior air flow so that its temperature conforms to the comfort threshold temperature.
  • the invention also covers a refrigerant circuit comprising a main branch provided with a compression device and a first heat exchanger, a first branch comprising a first expansion member and a first heat exchanger, a second branch comprising a second expansion member, a second heat exchanger and an accumulation device, said refrigerant circuit implementing a regulation method as described above.
  • the refrigerant circuit comprises a third branch in series with the main branch and in parallel with the first branch and the second branch, the third branch comprising at least one second heat exchanger configured to operate a heat exchange with an interior air flow sent into the passenger compartment of the vehicle, the second branch and the third branch joining at a second convergence point arranged on the second branch, between the second heat exchanger and the device for accumulation.
  • the refrigerant circulating in the third branch passes through the accumulation device. Since the internal air flow may not be at a sufficiently high temperature to completely evaporate the refrigerant fluid, the third branch is connected to the second branch so that the liquid fraction of refrigerant fluid coming from the third branch is stopped by the device for accumulation.
  • the main branch comprises a third heat exchanger arranged between the compression device and the first heat exchanger, the third heat exchanger being configured to perform a heat exchange with a second fluid which may be the interior air flow or a heat transfer liquid.
  • the third heat exchanger makes it possible to ensure the comfort of the passenger compartment of the vehicle in the event of low ambient temperature.
  • the heat exchange is arranged downstream of the compression device and is therefore traversed by the high-temperature refrigerant fluid. The latter is therefore capable of heating the second fluid, for example the flow of interior air which is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle.
  • the main branch comprises an expansion device arranged upstream of the first heat exchanger.
  • the expansion device makes it possible to expand the refrigerant fluid before it passes through the first heat exchanger. Depending on the mode of operation of the refrigerant fluid, the expansion device can expand the refrigerant fluid or allow its passage without expanding it.
  • FIG. 1 represents a heat treatment system provided with a refrigerant circuit capable of implementing a regulation method according to the invention
  • FIG. 2 is a flowchart for breaking down the different steps of the regulation process
  • FIG. 3 represents the circulation of a coolant in the coolant circuit operating according to a cooling mode of a passenger compartment of a vehicle, and during a first step of the regulation method
  • FIG. 4 represents the circulation of the coolant in the coolant circuit operating according to the cooling mode of the passenger compartment of the vehicle, and during a second step of the regulation method
  • FIG. 5 represents the circulation of the coolant in the coolant circuit operating according to a heating mode of the passenger compartment of the vehicle, and during the first step of the regulation method,
  • FIG. 6 represents the circulation of the coolant in the coolant circuit operating according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle, and during the second stage of the regulation method.
  • a refrigerant circuit is shown in solid lines.
  • the portions traversed by the refrigerant are in lines full and the portions without circulation of coolant fluid are in dotted lines.
  • the circulation of the refrigerant fluid is illustrated by indicating its direction of circulation by arrows.
  • the solid lines indicating the circulation of fluid are also of different thickness concerning the refrigerant circuit. More precisely, the thickest solid lines correspond to portions where the refrigerant fluid circulates at high pressure and the thinnest solid lines correspond to portions where the refrigerant fluid circulates at low pressure.
  • FIG. 1 represents a refrigerant circuit 2 without indication of fluid circulation.
  • the refrigerant circuit 2 is configured to be part of a heat treatment system î, for example within a vehicle.
  • the refrigerant can for example be a fluid of the Ri34a or Ri234yf type.
  • the refrigerant circuit 2 comprises in particular a main branch 6 provided with a compression device 27.
  • the compression device 27 makes it possible to circulate the refrigerant fluid and to compress it at very high pressure. Thanks to the compression device 27, the refrigerant fluid can thus circulate in the main branch 6.
  • the compression device 27 In order to compress the refrigerant fluid, the compression device 27 is capable of entering into rotation. The higher the speed of rotation of the compression device 27, the greater the flow rate of compressed refrigerant fluid.
  • the compression device 27 can be driven in rotation up to a maximum threshold speed of rotation, which can correspond to the maximum speed of rotation of the compression device 27, or else to a capped rotation speed, lower than the maximum speed of rotation, which constitutes a limit speed before the compression device 27 causes for example noise pollution or vibrations within the vehicle.
  • the main branch 6 comprises a first heat exchanger 21 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a first fluid.
  • the first fluid is by way of example to a flow of air 4 outside a passenger compartment of the vehicle.
  • the main branch 6 also comprises an expansion device 16 configured to expand the refrigerant fluid before the latter passes through the first heat exchanger 21.
  • the first heat exchanger 21 is arranged downstream of the compression device 27, and the expansion device 16 is arranged upstream of the first heat exchanger 21 and downstream of the compression device 27.
  • the expansion device 16 allows the expansion of the refrigerant fluid after the latter has been placed under high pressure by the compression device 27.
  • the expansion device expansion device 16 nevertheless has the ability to let the coolant pass without expanding it.
  • the refrigerant fluid can pass through the first heat exchanger 21 at high pressure or at low pressure, the pressure of the refrigerant fluid depending on an operating mode of the refrigerant circuit 2.
  • the main branch 6 Downstream of the first heat exchanger 21, the main branch 6 is divided into a first branch 7, a second branch 8 and a third branch 9, all arranged in series with the main branch 6.
  • the first branch 7, the second branch 8 and the third branch 9 are therefore arranged in parallel with respect to each other.
  • the first branch 7 and the third branch 9 both begin at a first point of divergence 31 where the main branch 6 ends.
  • the second branch 8 begins for its part at a second point of divergence 32 located on the main branch 6, upstream of the first point of divergence 31.
  • the first branch 7 comprises a first heat exchanger 11 as well as a first expansion member 13 arranged between the first point of divergence 31 and the first heat exchanger 11.
  • the first heat exchanger 11 is configured to effect a heat exchange between the fluid refrigerant circulating in the first branch 7 and a heat transfer fluid circulating within a heat transfer fluid circuit 3.
  • the first expansion member 13 is arranged on the first branch 7, between the first point of divergence 31 and the first heat exchanger 11. The first expansion device 13 makes it possible to expand the refrigerant fluid before the latter passes through the first heat exchanger 11.
  • the heat transfer fluid circuit 3 is part of the heat treatment system 1, and is intended to heat treat at least one electric or electronic element 25 necessary for the proper operation of the motor vehicle, for example an electric motor or an electric storage element. Such an electric or electronic element 25 is likely to release heat during its operation.
  • the heat transfer fluid therefore has the particular function of cooling the electrical or electronic element 25 in order to preserve the optimal functioning of the latter.
  • the electrical or electronic element 25 therefore has a need for cooling which must be met by the heat transfer fluid, and therefore by analogy the refrigerant fluid.
  • the heat transfer fluid circuit 3 comprises a pump 26 capable of circulating the heat transfer fluid so that the latter passes through the first heat exchanger 11.
  • the low-temperature refrigerant fluid therefore makes it possible to cool the heat transfer fluid during the heat exchange taking place in the first heat exchanger 11.
  • the cooled heat transfer fluid can subsequently cool the electrical or electronic element 25.
  • the heat transfer fluid can again be cooled by the refrigerant fluid by crossing the first heat exchanger 11.
  • the second branch 8 comprises a second heat exchanger 12 and a second expansion device 14 installed between the second point of divergence 32 and the second heat exchanger 12.
  • the refrigerant fluid is allowed to circulate in the second branch 8, it is expanded by the second expansion device 14, then passes through the second heat exchanger 12.
  • the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid circuit 3 can therefore be cooled simultaneously thanks to the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12, thus improving the cooling efficiency of the heat transfer fluid on the electrical or electronic element 25.
  • the first branch 7 and the second branch 8 join the main branch 6 at a first point of convergence 41, arranged upstream of the compression device 27, within which the refrigerant fluid can again be compressed there.
  • the compression device 27 is only capable of compressing the refrigerant in the vapor state. Thus, it is essential to prevent any non-evaporated refrigerant fluid, that is to say in the liquid state, from passing through the compression device 27 in order to avoid damaging the latter.
  • the second branch 8 comprises an accumulation device 17.
  • the latter corresponds to a container making it possible to retain any liquid fraction of the refrigerant fluid so that it does not circulate as far as the compression device 27.
  • the device accumulation 17 is arranged between the second heat exchanger 12 and the first convergence point 41. In other words, the refrigerant fluid circulating in the first branch 7 bypasses the accumulation device 17 while the refrigerant fluid circulating in the second branch 8 passes by the accumulation device
  • Bypassing the accumulation device 17 makes it possible to avoid the loss of charge of the refrigerant fluid.
  • the circulation of the refrigerant fluid via the first branch 7 is therefore favored over the second branch 8.
  • a temperature sensor 18 is arranged at the level of the first heat exchanger 11, and measures the temperature of the refrigerant fluid at the outlet of the first heat exchanger 11, in order to check the condition of said refrigerant. From the reading of the temperature of the refrigerant at the outlet of the first heat exchanger 11, it is possible to deduce therefrom the superheat of the refrigerant.
  • the temperature sensor 18 is only a non-exhaustive example to determine the superheat of the refrigerant.
  • the circulation of the refrigerant fluid can be modified so that no liquid fraction of refrigerant fluid reaches the compression device 27.
  • the overheating of the refrigerant fluid must remain above a minimum overheating threshold.
  • the minimum overheating threshold therefore corresponds to a temperature or other datum relating to a saturation temperature of the refrigerant fluid.
  • the third branch 9 begins for its part at the level of the first point of divergence 31, and ends at the level of a second point of convergence 42 arranged on the second branch 8 between the second heat exchanger 12 and the accumulation device 17.
  • the refrigerant fluid circulating in the third branch 9 therefore passes through the storage device 17.
  • the third branch 9 comprises a third expansion member 15 and a second heat exchanger 22 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and an interior air flow 5 intended to be sent to the passenger compartment of the vehicle in order to cool this one.
  • the second heat exchanger 22 is configured to be traversed by the low-temperature refrigerant fluid in order to cool the interior air flow 5.
  • the second heat exchanger 22 can be arranged within a ventilation, heating and/or air conditioning installation, configured to cause the interior air flow 5 to circulate in a closed circuit in order to constantly respond to the cooling of the passenger compartment of the vehicle.
  • the third expansion device 15 makes it possible to expand the refrigerant fluid in order to lower its temperature before passing through the second heat exchanger 22.
  • the refrigerant fluid circulates in the third branch 9 when the passenger compartment of the vehicle needs to be cooled, for example following a manual command from a user of the vehicle.
  • the interior cooling function When the interior cooling function is active, it takes precedence over element cooling. electrical or electronic 25.
  • the distribution of refrigerant fluid between the first branch 7, the second branch 8 and the third branch 9 can potentially create a lack of refrigerant fluid circulating in the second heat exchanger 22, leading to insufficient cooling of the indoor airflow 5 versus cooling demand.
  • the refrigerant circuit 2 comprises a temperature sensor 19 arranged on the second heat exchanger 22 and making it possible to measure the temperature of the internal air flow 5 at the outlet of the second heat exchanger 22, and this in order to ensure whether the temperature of the interior air flow 5 complies with a comfort threshold temperature determined following the request for cooling of the passenger compartment of the vehicle.
  • the refrigerant circuit 2 also comprises a third heat exchanger 23, arranged on the main branch 6 downstream of the compression device 27.
  • the third heat exchanger 23 is therefore traversed by the refrigerant at high pressure and at high temperature. , and is configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a second fluid.
  • the second fluid corresponds to the interior air flow 5.
  • the heat exchange taking place within the third heat exchanger 23 is therefore carried out between the high-temperature refrigerant fluid and the interior air flow 5 in order to heat the latter, which is then sent to the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter. Therefore, the third heat exchanger 23, like the second heat exchanger 22, can be installed within the ventilation, heating and/or air conditioning installation.
  • the ventilation, heating and/or air conditioning system may include flaps that can guide the internal air flow 5 so that the latter crosses the relative heat exchanger to the requested mode of operation.
  • the refrigerant circuit 2 can also comprise a fourth heat exchanger 24 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the outside air flow 4.
  • the fourth heat exchanger 24 is installed on the main branch 6, between the first interchange heat exchanger 21 and the second point of divergence 32.
  • the fourth heat exchanger 24 is therefore installed in series with the first heat exchanger 21, and upstream of the latter with respect to a direction of circulation of the flow of outside air 4
  • the fourth heat exchanger 24 can thus act as a sub-cooler in order to condense the refrigerant fluid. Sub-cooling the refrigerant fluid allows more effective expansion thereof by the expansion devices 13, 14, 15.
  • the main branch 6 comprises a third point of divergence 33 between the first heat exchanger 21 and the fourth heat exchanger 24.
  • the refrigerant circuit 2 comprises a fourth branch 51 starting at this third point of divergence 33 and ending at the second point of convergence 42.
  • the fourth branch 51 allows the refrigerant fluid to bypass the heat exchangers 11,12 as well as the second heat exchanger 22, and directly join the accumulation device 17.
  • the fourth branch 51 thus allows a function of heat pump of the refrigerant circuit 2.
  • the fourth branch 51 comprises a first valve 61 authorizing or not the circulation of the refrigerant fluid in the fourth branch 51.
  • the refrigerant circuit finally comprises a fifth branch 52 starting at a fourth point of divergence 34 located between the third heat exchanger 23 and the expansion device 16, and ending at a third point of convergence 43 located on the main branch 6 between the fourth heat exchanger 24 and the second point of divergence 32.
  • the fifth branch 52 allows the refrigerant fluid to bypass the first heat exchanger 21 and the fourth heat exchanger 24 in order to directly reach the first branch 7 and/or the second branch 8 and/or the third branch 9.
  • the fifth branch 52 comprises a second valve 62 authorizing or not the circulation of the refrigerant fluid in the fifth branch 52.
  • FIG. 2 is a flowchart diagramming a regulation method 10 implemented within the refrigerant circuit described above.
  • the regulation method 10 makes it possible to respond in an optimal manner to a need for cooling BR of the electrical or electronic element referenced 25 in FIG. 1, while avoiding disturbing certain operations linked to the operation of the refrigerant fluid circuit.
  • a plurality of parameters will therefore be checked regularly, in particular a comparison of a superheat Tl of the refrigerant fluid with respect to the minimum superheat threshold Tsh, the superheat Tl of the refrigerant fluid being relative to the temperature of the fluid refrigerant at the outlet of the first heat exchanger measured by the temperature probe referenced 18 in FIG. of compression reaches the maximum threshold speed of rotation Nmax.
  • a conditioned air temperature T2 is greater than the comfort threshold temperature Tconf determined by the user of the vehicle.
  • the conditioned air temperature T2 corresponds to the temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger measured by the temperature sensor referenced 19 in FIG. 1. This last check is shown in dotted lines in FIG. 2 because it is only carried out if the refrigerant circuit responds to the mode of cooling of the passenger compartment of the vehicle.
  • the regulation method 10 therefore begins with an initialization phase 100.
  • the initialization phase 100 can be automated, for example following detection of too high a temperature of the electrical or electronic element.
  • the regulation method 10 once the initialization phase has been carried out, first checks whether the overheating T1 of the refrigerant fluid is greater than, less than or equal to the minimum overheating threshold Tsh. If the superheat T1 of the refrigerant fluid is greater than the minimum superheat threshold Tsh, the regulation method 10 continues with a first step 110. If the superheat T1 of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold Tsh, the regulation method 10 continues with a second step 120.
  • the first step 110 includes in particular a first operation 101 of progressive opening of the first expansion device and of increasing the speed of rotation N of the compression device.
  • the refrigerant fluid therefore circulates in the first branch and passes through the first heat exchanger in order to cool the heat transfer fluid and therefore meet the need for cooling of the electrical or electronic element.
  • the opening of the first expansion member is accompanied by the increase in the speed of rotation N of the compression device in order to respond to the increase in the flow rate of refrigerant fluid circulating in the refrigerant circuit following the opening of the first organ of relaxation.
  • the first step 110 continues with a series of checks ensuring that the first operation 101 has not led to any collateral malfunctions within the refrigerant fluid circuit.
  • the minimum overheating threshold Tsh can for example correspond to a temperature 5°C higher than the saturation temperature of the refrigerant fluid, in order to be certain that evaporation is total.
  • the regulation method 10 continues with the second step 120 which will be described later. If the overheating Tl of the refrigerant fluid is strictly greater than the minimum overheating threshold Tsh, then the first step 110 can continue with the verification of whether or not the cooling requirement BR of the electrical or electronic element has been met.
  • the regulation process 10 is stopped via an end phase 103. Each time the regulation process 10 reaches the end phase 103, the parameters of the refrigerant circuit are then frozen . If the cooling requirement BR is not reached, then the first step continues with the verification of the rotational speed N of the compression device.
  • the regulation method 10 can continue since the speed of rotation N of the compression device can still be increased. At this stage, two alternatives are possible depending on the activity of the vehicle passenger compartment cooling mode.
  • the checks are completed, and the first step 110 can continue with a new first operation 101 of progressive opening of the first expansion device and increase in speed. of rotation N of the compression device, then again the application of the aforementioned checks.
  • the conditioned air temperature T2 is compared with the comfort threshold temperature Tconf. If the air conditioning temperature T2 is less than or equal to the comfort threshold temperature, then the demand for comfort in the passenger compartment of the vehicle is satisfied. The checks are therefore complete, and the first step 110 can continue with a new first operation 101 of progressive opening of the first expansion device and increase of the speed of rotation N of the compression device, then again the application of the aforementioned verifications.
  • the first step then continues with a first closing phase 104, which consists of a progressive closing of the first expansion device in order to reduce the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch and therefore to increase the flow rate of refrigerant fluid circulating in the third branch to reduce the temperature of the interior air flow.
  • a first closing phase 104 which consists of a progressive closing of the first expansion device in order to reduce the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch and therefore to increase the flow rate of refrigerant fluid circulating in the third branch to reduce the temperature of the interior air flow.
  • the regulation method 10 switches to the second step 120 and performs a second operation 102 of progressive opening of the second expansion device and of increasing the speed of rotation N of the compression device.
  • the refrigerant fluid then circulates within the second branch in order to prevent the evaporation of the refrigerant fluid from being incomplete at the level of the first branch.
  • the second operation 102 is identical to the first operation 101, except that it is the second trigger member which is opened instead of the first trigger member.
  • the refrigerant passes through the second heat exchanger, which allows the heat transfer fluid to be cooled simultaneously by the first heat exchanger and by the second heat exchanger.
  • the succession of verifications of the second step 120 is substantially similar to the verifications carried out during the first step 110. However, it is not necessary to control the temperature of the refrigerant fluid at the outlet of the second heat exchanger given that the refrigerant fluid circulating in the second branch passes through the accumulation device.
  • the regulation method 10 passes to the end phase 103. If the need for cooling is not reached, if the speed maximum rotation threshold of the compression device is not reached and if the vehicle passenger compartment cooling mode is inactive, then the second operation 102 is repeated.
  • the air conditioning temperature T2 is compared to the comfort threshold temperature Tconf.
  • the difference with the first step 110 lies in the fact that when the conditioned air temperature T2 is higher than the comfort threshold temperature Tconf during the second step 120, then a second closing phase 105 is performed, where it is the second expansion member which is gradually closed and not the first expansion member.
  • the second step 120 connects the second closing phases 105 as long as the conditioned air temperature T2 is higher than the comfort threshold temperature Tconf. Once the conditioned air temperature T2 is less than or equal to the comfort threshold temperature Tconf, the second step 120 can continue with a new second operation 102 of progressive opening of the second expansion member and increase of the speed of rotation N of the compression device.
  • the regulation process 10 continues in this way until it reaches the end phase 103.
  • Figures 3 and 4 show the circulation of the refrigerant FR when the refrigerant circuit 2 operates according to the cooling mode of the passenger compartment of the vehicle, respectively during the first step and the second step of the regulation method.
  • the events represented in dotted lines on the logic diagram of FIG. 2 are applied.
  • the first valve 61 and the second valve 62 are closed, making the fourth branch 51 and the fifth branch 52 inaccessible.
  • the refrigerant fluid FR is circulated within the main branch 6 and is compressed at high pressure by the compression device 27.
  • the refrigerant fluid FR then passes through the third heat exchanger 23 without influencing the temperature. of the interior air flow 5 thanks to the flaps of the ventilation, heating and/or air conditioning installation mentioned above.
  • the refrigerant fluid FR then reaches the expansion device 16 which allows the refrigerant fluid FR to pass without expanding the latter.
  • the refrigerant fluid FR continues its circulation in the main branch 6 by crossing the first heat exchanger 21 then the fourth heat exchanger 24 in which the refrigerant fluid FR is cooled and at least partially condensed by the flow of outside air 4.
  • the refrigerant FR then circulates to the first point of divergence 31 and separates into two fractions.
  • a first fraction circulates within the first branch 7 in order to cool the heat transfer fluid which itself will cool the electrical or electronic element 25, while a second fraction circulates in the third branch 9 in order to cool the interior air flow 5 so that it cools the passenger compartment of the vehicle.
  • the first fraction of refrigerant FR is therefore expanded by the first expansion member 13 which is at least partially open during the first step of the regulation process, then passes through the first exchanger thermal it.
  • the pump 26 makes it possible to circulate the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit 3 so that the heat exchange can be carried out at the level of the first heat exchanger 11.
  • the heat transfer fluid is then cooled, and can then cool the electrical or electronic element 25 before rejoining the pump 26 again.
  • the refrigerant fluid FR joins the first convergence point 41 bypassing the accumulation device 17 and is again compressed by the compression device 27.
  • the second fraction of refrigerant fluid FR circulating in the third branch 9 is expanded by the third expansion device 15, then passes through the second heat exchanger 22 in order to cool the interior air flow 5.
  • the refrigerant fluid FR then joins the second branch 8 at the level of the second point of convergence 42, circulates within the accumulation device 17 where a potential liquid fraction of refrigerant fluid FR is retained there, then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
  • the circulation of the refrigerant fluid FR is that corresponding to the second step of the regulation process.
  • the circulation of the refrigerant fluid FR is therefore identical except for the fact that the refrigerant fluid FR also circulates in the second branch 8, the second expansion device 14 being open during the second step of the regulation method.
  • an additional fraction of refrigerant fluid FR circulates in the second branch 8 is expanded by the second expansion device 14 then passes through the second heat exchanger 12 in order to cool the heat transfer fluid within the heat transfer fluid circuit 3, and this in order to improve the cooling of the electrical or electronic element 25.
  • the circulation of the refrigerant fluid FR continues in the second branch 8 as far as the device accumulation 17 where a potential liquid fraction of refrigerant FR is retained there.
  • the refrigerant FR then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
  • FIGS. 5 and 6 represent the circulation of the refrigerant FR when the refrigerant circuit 2 operates according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle, respectively during the first stage and the second stage of the regulation process. In this operating mode, the cooling of the vehicle interior is inactive. The events shown in dotted lines on the flowchart of FIG. 2 are therefore not applied.
  • the first valve 61 and the second valve 62 are open, making the fourth branch 51 and the fifth branch 52 accessible.
  • the refrigerant fluid FR is circulated within the main branch 6 and is compressed at high pressure by the compression device 27.
  • the refrigerant fluid FR then passes through the third heat exchanger 23 at high temperature, allowing thus to heat the interior air flow 5 so that the latter is sent therein into the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter.
  • the refrigerant fluid FR then reaches the fourth point of divergence 34.
  • the second valve 62 being open, a first fraction of refrigerant fluid FR passes through the fifth branch 52 while a second fraction continues its circulation in the main branch 6.
  • the first fraction passes through the fifth branch 52 and joins the main branch 6 via the third point of convergence 43 bypassing the first heat exchanger 21 and the fourth heat exchanger 24.
  • the first fraction then circulates to the first point of divergence 31 and circulates exclusively within the first branch 7, access to the third branch 9 being blocked by the third trigger member 15 completely closed.
  • the first fraction is therefore expanded by the first expansion member 13 which is at least partially open during the first step of the regulation process, then passes through the first heat exchanger 11.
  • the pump 26 makes it possible to circulate the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit 3 so that the heat exchange can be operated at the level of the first heat exchanger 11.
  • the heat transfer fluid is then cooled, and can then cool the electrical or electronic element 25 before rejoining the pump 26 again.
  • the refrigerant fluid FR joins the first convergence point 41 bypassing the accumulation device 17 and is again compressed by the device compression 27.
  • the second fraction of refrigerant fluid FR having formed at the level of the fourth point of divergence 34 continues its circulation in the main branch 6, is expanded by the expansion device 16, then passes through the first heat exchanger 21 in which the external air flow 4 is cooled by the expanded refrigerant FR.
  • the refrigerant FR reaches the third point of divergence 33.
  • the first valve 61 being open, the refrigerant FR circulates within the fourth branch 51, and directly joins the second point of convergence 42
  • the refrigerant fluid FR then circulates within the accumulation device 17 where a potential liquid fraction of refrigerant fluid FR is retained there, then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
  • the circulation of the refrigerant fluid FR is that corresponding to the second step of the regulation method.
  • the circulation of the refrigerant FR is therefore identical except for the fact that the refrigerant FR also circulates in the second branch 8, the second expansion member 14 being open during the second step of the regulation method.
  • an additional fraction of refrigerant fluid FR circulates in the second branch 8 is expanded by the second expansion device 14 then passes through the second heat exchanger 12 in order to cool the heat transfer fluid within the heat transfer fluid circuit 3, and this in order to improve the cooling of the electrical or electronic element 25.
  • the circulation of the refrigerant fluid FR continues in the second branch 8 as far as the accumulation device 17 where a potential liquid fraction of refrigerant fluid FR is retained there.
  • the refrigerant FR then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
  • the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
  • the invention achieves the goal it had set itself, and makes it possible to propose a process for thermal regulation of a refrigerant circuit making it possible to optimize the cooling of an electrical or electronic component without causing collateral malfunctions.
  • Variants not described here could be implemented without departing from the context of the invention, provided that, in accordance with the invention, they comprise a regulation method in accordance with the invention.

Landscapes

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Abstract

The present invention relates to a method for regulating a refrigerant circuit (2) comprising a main branch (6), a first branch (7) and a second branch (8), the main branch (6) comprising at least one compression device (27) that is able to be driven in rotation, the first branch (7) comprising a first heat exchanger (11) and a first expansion member (13), the second branch (8) comprising a second heat exchanger (12) and a second expansion member (14), characterized in that: - in a first step, the first expansion member (13) is opened and the speed of rotation of the compression device (27) is increased, and - in a second step, the second expansion member (14) is opened and the speed of rotation of the compression device (27) is increased.

Description

PROCÉDÉ DE RÉGULATION D'UN CIRCUIT DE FLUIDE RÉFRIGÉRANT METHOD FOR REGULATING A REFRIGERANT CIRCUIT
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de traitement thermique, et concerne plus particulièrement un procédé de régulation d’un circuit de fluide réfrigérant intégré au sein de tels systèmes de traitement thermique. The present invention relates to the field of heat treatment systems, and more particularly relates to a method for regulating a refrigerant circuit integrated within such heat treatment systems.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un système de traitement thermique comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et au moins un circuit de fluide caloporteur, tous deux utilisés pour participer à un traitement thermique de différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu d’utiliser le circuit de fluide réfrigérant et/ou le circuit de fluide caloporteur pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans un habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit. Motor vehicles are commonly equipped with a heat treatment system comprising at least one refrigerant circuit and at least one heat transfer fluid circuit, both used to participate in a heat treatment of different areas or different components of the vehicle. It is in particular known to use the refrigerant circuit and/or the heat transfer fluid circuit to heat treat a flow of air sent into a passenger compartment of the vehicle equipped with such a circuit.
Dans une autre application de ce circuit, il est connu d’utiliser le circuit de fluide caloporteur pour refroidir des éléments électriques ou électroniques de la chaîne de traction du véhicule, tel que par exemple un dispositif de stockage électrique, ce dernier étant utilisé pour fournir une énergie à un moteur électrique capable de mettre en mouvement le véhicule. Le système de traitement thermique fournit ainsi l’énergie capable de refroidir le dispositif de stockage électrique pendant son utilisation en phases de roulage. Au sein du système de traitement thermique, le fluide caloporteur est traité thermiquement par le fluide réfrigérant via échange de chaleur. Le fluide caloporteur permet par la suite de refroidir les éléments électriques ou électroniques. Un objectif d’amélioration d’un tel système de traitement thermique est de maximiser l’efficacité de refroidissement de l’élément de stockage électrique tout en favorisant la surchauffe du fluide réfrigérant et en minimisant la perte de charge. Un autre objectif d’amélioration est de refroidir l’élément de stockage électrique ou électronique au maximum sans nuire au confort de l’habitacle du véhicule lorsque le traitement thermique du flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule est actif. La présente invention permet de répondre à ces objectifs en proposant un procédé de régulation d’un circuit de fluide réfrigérant, parcouru par un fluide réfrigérant, pour véhicule comprenant une branche principale, une première branche et une deuxième branche toutes deux en série de la branche principale, la branche principale comprenant au moins un dispositif de compression du fluide réfrigérant et un premier échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un premier fluide, le dispositif de compression étant apte à être entraîné en rotation jusqu’à une vitesse seuil maximale de rotation, la première branche comprenant au moins un premier échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un fluide caloporteur parcourant un circuit de fluide caloporteur, la deuxième branche comprenant au moins un deuxième échangeur thermique configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur du circuit de fluide caloporteur, la deuxième branche comprenant en outre un dispositif d’accumulation du fluide réfrigérant, la première branche et la deuxième branche étant en parallèle et se joignant en un premier point de convergence disposé en aval du dispositif d’accumulation et en amont du dispositif de compression, la première branche et la deuxième branche comprenant respectivement un premier organe de détente et un deuxième organe de détente respectivement agencés en amont du premier échangeur thermique et en amont du deuxième échangeur thermique, le circuit de fluide réfrigérant étant configuré pour abaisser la température du fluide caloporteur afin de répondre à un besoin de refroidissement d’un élément électrique ou électronique traité thermiquement par le circuit de fluide caloporteur, le circuit de fluide réfrigérant étant configuré pour autoriser une surchauffe du fluide réfrigérant supérieure à un seuil minimal de surchauffe, caractérisé en ce qu’au cours dudit procédé de régulation : In another application of this circuit, it is known to use the heat transfer fluid circuit to cool electrical or electronic components of the vehicle's traction chain, such as for example an electrical storage device, the latter being used to supply energy to an electric motor capable of setting the vehicle in motion. The heat treatment system thus supplies the energy capable of cooling the electrical storage device during its use in driving phases. Within the heat treatment system, the heat transfer fluid is heat treated by the refrigerant fluid via heat exchange. The heat transfer fluid is then used to cool the electrical or electronic components. An objective of improving such a heat treatment system is to maximize the cooling efficiency of the electrical storage element while promoting overheating of the refrigerant fluid and minimizing the pressure drop. Another objective of improvement is to cool the electrical or electronic storage element as much as possible without harming the comfort of the passenger compartment of the vehicle when the heat treatment of the flow of air sent into the passenger compartment of the vehicle is active. The present invention makes it possible to meet these objectives by proposing a method for regulating a refrigerant circuit, through which a refrigerant fluid passes, for a vehicle comprising a main branch, a first branch and a second branch both in series with the main branch, the main branch comprising at least one refrigerant fluid compression device and a first heat exchanger configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a first fluid, the compression device being capable of being driven in rotation up to a maximum rotation threshold speed, the first branch comprising at least a first heat exchanger configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a heat transfer fluid flowing through a circuit of heat transfer fluid, the second branch comprising at least a second heat exchanger configured to effect a heat exchange between the coolant fluid and the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit, the second branch further comprising a coolant accumulation device, the first branch and the second branch being in parallel and s e joining at a first point of convergence arranged downstream of the accumulation device and upstream of the compression device, the first branch and the second branch respectively comprising a first expansion member and a second expansion member respectively arranged upstream of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger, the refrigerant circuit being configured to lower the temperature of the heat transfer fluid in order to meet a need for cooling an electrical or electronic element heat-treated by the heat transfer fluid circuit, the circuit refrigerant fluid being configured to allow overheating of the refrigerant fluid greater than a minimum overheating threshold, characterized in that during said regulation method:
- à une première étape, on ouvre, avantageusement progressivement, le premier organe de détente et on augmente la vitesse de rotation du dispositif de compression tant que la surchauffe du fluide réfrigérant est supérieure au seuil minimal de surchauffe et/ou que le besoin de refroidissement de l’élément électrique ou électronique n’est pas atteint, - in a first step, the first expansion device is opened, advantageously gradually, and the speed of rotation of the compression device is increased as long as the overheating of the refrigerant fluid is greater than the minimum overheating threshold and/or the need for cooling of the electrical or electronic element is not reached,
- à une deuxième étape, si la surchauffe du fluide réfrigérant est inférieure ou égale au seuil minimal de surchauffe, on ouvre, avantageusement progressivement, le deuxième organe de détente et on augmente la vitesse de rotation du dispositif de compression tant que le besoin de refroidissement de l’élément électrique ou électronique n’est pas atteint et que le dispositif de compression n’a pas atteint la vitesse seuil maximale de rotation. - in a second step, if the overheating of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold, it opens, advantageously gradually, the second expansion member and the speed of rotation of the compression device is increased as long as the need for cooling of the electrical or electronic element is not reached and the compression device has not reached the speed maximum rotation threshold.
Grâce à un tel procédé, l’élément électrique ou électronique est traité thermiquement par le fluide caloporteur qui lui-même est refroidi par le fluide réfrigérant qui traverse le premier échangeur thermique lors de la première étape, ou le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique lors de la deuxième étape. Un tel refroidissement est effectué en minimisant la perte de charge du circuit de fluide réfrigérant et sans nuire au fonctionnement du dispositif de compression. Les termes « première étape » et « deuxième étape » ont uniquement pour but de différencier les deux étapes du procédé de régulation et n’ont pas pour vocation d’instaurer un ordre chronologique entre la première étape et la deuxième étape, le procédé de régulation pouvant lancer directement la deuxième étape sans pour autant avoir mis en œuvre la première étape auparavant. Thanks to such a process, the electrical or electronic element is heat-treated by the heat transfer fluid which itself is cooled by the refrigerant fluid which passes through the first heat exchanger during the first stage, or the first heat exchanger and the second heat exchanger heat in the second step. Such cooling is carried out by minimizing the pressure drop of the refrigerant circuit and without harming the operation of the compression device. The terms "first stage" and "second stage" are only intended to differentiate between the two stages of the regulation process and are not intended to establish a chronological order between the first stage and the second stage, the regulation process can directly launch the second stage without having implemented the first stage before.
Au sein du circuit de fluide réfrigérant, le fluide réfrigérant est mis en circulation par le dispositif de compression. Ce dernier compresse le fluide réfrigérant à l’état vapeur et le porte à haute pression et à haute température. Lors du fonctionnement du dispositif de compression, celui-ci entre en rotation afin de compresser le fluide réfrigérant. Le dispositif de compression est apte à augmenter le débit de fluide réfrigérant en augmentant sa vitesse de rotation. Le dispositif de compression présente une vitesse maximum de rotation pouvant être différer en fonction des caractéristiques dudit dispositif de compression. Une fois la vitesse maximale de rotation atteinte, il n’est plus possible d’augmenter le débit de fluide réfrigérant compressé. Par vitesse seuil maximale de rotation, il faut comprendre que la vitesse de rotation du dispositif de compression peut être capée à une vitesse inférieure à la vitesse maximale de rotation, et ce afin d’éviter que le dispositif de compression tourne à une vitesse trop élevée pouvant par exemple entraîner une nuisance sonore ou des vibrations au sein du véhicule. Le premier échangeur de chaleur est installé en aval du dispositif de compression et permet au moins une condensation partielle du fluide réfrigérant grâce à l’échange de chaleur effectué entre le fluide réfrigérant et le premier fluide. A titre d’exemple, le premier fluide peut être un flux d’air extérieur au véhicule mais il peut également s’agir d’un liquide caloporteur. Afin de pouvoir être agencé en travers d’une trajectoire du flux d’air extérieur, le premier échangeur de chaleur peut par exemple être installé au sein d’une calandre située en face avant du véhicule, où le flux d’air extérieur peut s’engouffrer. Within the refrigerant fluid circuit, the refrigerant fluid is circulated by the compression device. The latter compresses the refrigerant in the vapor state and brings it to high pressure and high temperature. During operation of the compression device, the latter rotates in order to compress the refrigerant fluid. The compression device is capable of increasing the flow rate of refrigerant fluid by increasing its speed of rotation. The compression device has a maximum speed of rotation which may differ depending on the characteristics of said compression device. Once the maximum speed of rotation has been reached, it is no longer possible to increase the flow rate of compressed refrigerant fluid. By maximum threshold speed of rotation, it should be understood that the speed of rotation of the compression device can be capped at a speed lower than the maximum speed of rotation, and this in order to prevent the compression device from rotating at too high a speed. which may, for example, cause noise pollution or vibrations within the vehicle. The first heat exchanger is installed downstream of the compression device and allows at least partial condensation of the refrigerant fluid thanks to the heat exchange performed between the refrigerant fluid and the first fluid. By way of example, the first fluid can be a flow of air outside the vehicle, but it can also be a heat transfer liquid. In order to be able to be arranged across a path of the flow of outside air, the first heat exchanger can for example be installed within a grille located on the front face of the vehicle, where the flow of outside air can s engulf.
En aval du premier échangeur de chaleur, la première branche et la deuxième branche sont toutes deux installées en série de la branche principale. En fonction de l’étape du procédé, le fluide réfrigérant peut circuler de la branche principale vers la première branche, ou se diviser en deux fractions, une première fraction de fluide réfrigérant circulant dans la première branche et une deuxième fraction circulant dans la deuxième branche, la première branche et la deuxième branche étant en parallèle l’une par rapport à l’autre. La première branche et la deuxième branche comprennent chacune, selon un ordre correspondant au sens de circulation du fluide réfrigérant, un organe de détente et un échangeur thermique. Le premier organe de détente et le deuxième organe de détente permettent de détendre le fluide réfrigérant afin d’abaisser sa température avant sa traversée respectivement du premier échangeur thermique et du deuxième échangeur thermique. Chacun des organes de détente peuvent entièrement se fermer afin d’empêcher la circulation du fluide réfrigérant dans la première branche et dans la deuxième branche. Downstream of the first heat exchanger, the first branch and the second branch are both installed in series with the main branch. Depending on the step of the process, the refrigerant fluid can circulate from the main branch to the first branch, or be divided into two fractions, a first fraction of refrigerant fluid circulating in the first branch and a second fraction circulating in the second branch , the first branch and the second branch being in parallel with respect to each other. The first branch and the second branch each comprise, in an order corresponding to the direction of circulation of the refrigerant fluid, an expansion member and a heat exchanger. The first expansion member and the second expansion member make it possible to expand the refrigerant fluid in order to lower its temperature before it passes through the first heat exchanger and the second heat exchanger respectively. Each of the expansion devices can completely close in order to prevent the circulation of the refrigerant fluid in the first branch and in the second branch.
Ainsi, lors de la première étape, le premier organe de détente est progressivement ouvert afin d’augmenter le débit de fluide réfrigérant circulant dans la première branche et donc dans le premier échangeur thermique. Le refroidissement de l’élément électrique ou électronique s’en retrouve alors amélioré. Cette ouverture du premier organe de détente est accompagnée par l’augmentation de la vitesse du dispositif de compression dans sa limite de vitesse seuil maximale de rotation afin que le dispositif de compression puisse compresser l’intégralité du fluide réfrigérant suite à l’augmentation du débit de fluide réfrigérant circulant dans la première branche. Thus, during the first stage, the first expansion member is progressively opened in order to increase the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch and therefore in the first heat exchanger. The cooling of the electrical or electronic element is then improved. This opening of the first expansion device is accompanied by the increase in the speed of the compression device within its maximum rotation threshold speed limit so that the compression device can compress all of the refrigerant following the increase in the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch.
Une fois détendu, le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur thermique, et éventuellement le deuxième échange thermique si la deuxième étape du procédé est en cours. Le premier échangeur thermique permet d’opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à basse température et le fluide caloporteur circulant dans le circuit de fluide caloporteur. Le circuit de fluide caloporteur correspond à une boucle fermée où le fluide caloporteur est, de manière continue, refroidi par le fluide réfrigérant via les échangeurs thermiques, puis refroidi l’élément électrique ou électronique nécessitant d’être traité thermiquement. Le fluide réfrigérant, en traversant les échangeurs thermiques, participe donc au traitement thermique de l’élément électrique ou électronique, ce dernier étant susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement et risquant ainsi de monter à une température telle que son fonctionnement puisse s’en retrouver dégradé. L’élément électrique ou électronique acquiert donc un besoin de refroidissement auquel le fluide caloporteur, et donc de manière indirecte le fluide réfrigérant, doit répondre. Once expanded, the refrigerant passes through the first heat exchanger, and possibly the second heat exchange if the second step of the process is in progress. The first heat exchanger makes it possible to operate a heat exchange between the low-temperature refrigerant fluid and the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid circuit. The heat transfer fluid circuit corresponds to a closed loop where the heat transfer fluid is continuously cooled by the refrigerant fluid via the heat exchangers, then cooled the electrical or electronic element requiring heat treatment. The refrigerant fluid, passing through the heat exchangers, therefore participates in the heat treatment of the electrical or electronic element, the latter being likely to release heat during its operation and thus risking rising to a temperature such that its operation may be s find it degraded. The electrical or electronic element therefore acquires a need for cooling which the heat transfer fluid, and therefore indirectly the refrigerant fluid, must meet.
En sortie respectivement du premier échangeur thermique et du deuxième échangeur thermique, la première branche et la deuxième branche se rejoignent entre elles au premier point de convergence, de manière à être toutes deux connectées à la branche principale, en amont du dispositif de compression. La deuxième branche présente la particularité de comprendre le dispositif d’accumulation, agencé entre le deuxième échangeur thermique et le point de convergence. Tout fluide circulant dans la deuxième branche passe donc par le dispositif d’accumulation. At the outlet respectively from the first heat exchanger and from the second heat exchanger, the first branch and the second branch join together at the first point of convergence, so as to be both connected to the main branch, upstream of the compression device. The second branch has the particularity of comprising the accumulation device, arranged between the second heat exchanger and the convergence point. Any fluid circulating in the second branch therefore passes through the accumulation device.
Lors de la circulation du fluide réfrigérant, celui-ci est à l’état vapeur lors de sa compression par le dispositif de compression, passe au moins partiellement sous forme liquide en traversant le premier échangeur de chaleur, puis passe totalement sous forme liquide lors de sa détente par les organes de détente. Le fluide réfrigérant est ensuite évaporé par le fluide caloporteur lors de l’échange de chaleur se produisant au sein des échangeurs thermiques. Il peut cependant arriver que le fluide réfrigérant ne s’évapore pas en totalité. Le dispositif d’accumulation a donc pour fonction de retenir une potentielle fraction de fluide réfrigérant maintenue à l’état liquide avant que ladite fraction liquide ne circule jusqu’au dispositif de compression, ce dernier pouvant s’endommager en cas de circulation de fluide réfrigérant sous forme liquide. During the circulation of the refrigerant fluid, the latter is in the vapor state during its compression by the compression device, passes at least partially in liquid form by crossing the first heat exchanger, then passes completely in liquid form during its relaxation by the organs of relaxation. The refrigerant is then evaporated by the heat transfer fluid during the heat exchange occurring within the exchangers thermals. However, it may happen that the refrigerant does not evaporate completely. The accumulation device therefore has the function of retaining a potential fraction of refrigerant fluid maintained in the liquid state before said liquid fraction circulates to the compression device, the latter being able to be damaged in the event of circulation of refrigerant fluid. in liquid form.
Le dispositif d’accumulation est agencé sur la deuxième branche. Autrement dit, tout fluide passant par la première branche contourne le dispositif d’accumulation et circule directement jusqu’au dispositif de compression. Le fait de contourner le dispositif d’accumulation est avantageux en ce qu’un tel contournement permet de diminuer la perte de charge du fluide réfrigérant. En revanche, si une phase liquide contourne le dispositif d’accumulation, celle-ci circule à travers le dispositif de compression et risque d’endommager celui-ci. The accumulation device is arranged on the second branch. In other words, any fluid passing through the first branch bypasses the accumulation device and flows directly to the compression device. Bypassing the accumulation device is advantageous in that such bypassing makes it possible to reduce the pressure drop of the refrigerant fluid. On the other hand, if a liquid phase bypasses the accumulation device, it circulates through the compression device and risks damaging it.
Le procédé de régulation selon l’invention est notamment paramétré pour qu’une telle situation ne survienne pas et que le fonctionnement du dispositif de compression reste optimal. Ainsi, une surveillance de la surchauffe du fluide réfrigérant est effectuée afin de s’assurer que le fluide réfrigérant soit intégralement à l’état vapeur en sortie du premier échangeur thermique.The regulation method according to the invention is in particular configured so that such a situation does not occur and that the operation of the compression device remains optimal. Thus, superheating of the refrigerant fluid is monitored in order to ensure that the refrigerant fluid is entirely in the vapor state at the outlet of the first heat exchanger.
Le seuil minimal de surchauffe correspond à une limite minimale de température du fluide réfrigérant où celui-ci risque de n’être pas entièrement évaporé. Autrement dit, le seuil minimal de surchauffe est relatif à une température de saturation du fluide réfrigérant, ladite température de saturation étant spécifique au type de fluide réfrigérant utilisé. Un tel risque d’évaporation partielle peut survenir par exemple lorsque le fluide caloporteur a déjà refroidi suffisamment l’élément électrique ou électronique de sorte à ce que la hausse de la température du fluide caloporteur en refroidissant l’élément électrique ou électronique faiblisse. Le fluide caloporteur évapore ainsi moins efficacement le fluide réfrigérant au sein du premier échangeur thermique. The minimum overheating threshold corresponds to a minimum temperature limit of the refrigerant fluid where it risks not being completely evaporated. In other words, the minimum overheating threshold is relative to a saturation temperature of the refrigerant fluid, said saturation temperature being specific to the type of refrigerant fluid used. Such a risk of partial evaporation can occur, for example, when the heat transfer fluid has already sufficiently cooled the electrical or electronic element so that the rise in temperature of the heat transfer fluid by cooling the electrical or electronic element weakens. The heat transfer fluid thus evaporates the refrigerant fluid less efficiently within the first heat exchanger.
Le risque d’évaporation partielle en sortie du premier échangeur thermique peut donc survenir lorsque la surchauffe du fluide réfrigérant devient inférieure au seuil minimal de surchauffe. C’est à partir d’une telle situation que le procédé de régulation initie la deuxième étape consistant à ouvrir progressivement le deuxième organe de détente afin de répartir le fluide réfrigérant entre la première branche et la deuxième branche. Le fluide réfrigérant peut donc passer par le dispositif d’accumulation, ce qui assure la retenue de la phase liquide du fluide réfrigérant. Le fonctionnement du dispositif de compression s’en retrouve alors préservé. The risk of partial evaporation at the outlet of the first heat exchanger can therefore occur when the overheating of the refrigerant fluid becomes lower than the minimum overheating threshold. It is from such a situation that the regulation method initiates the second step consisting in progressively opening the second expansion member in order to distribute the refrigerant fluid between the first branch and the second branch. The refrigerant fluid can therefore pass through the accumulation device, which ensures the retention of the liquid phase of the refrigerant fluid. The operation of the compression device is then preserved.
Que ce soit lors de la première étape ou lors de la deuxième étape, le procédé de régulation est stoppé lorsque le dispositif de compression atteint sa vitesse seuil maximale de rotation ou que le besoin de refroidissement de l’élément électrique ou électronique est atteint. Whether during the first stage or during the second stage, the regulation process is stopped when the compression device reaches its maximum rotation threshold speed or when the need for cooling of the electrical or electronic element is reached.
Selon une caractéristique du procédé, lors de la première étape, la vitesse de rotation du dispositif de compression ainsi qu’un degré d’ouverture du premier organe de détente sont figés lorsque le besoin de refroidissement est atteint. Lorsque le besoin de refroidissement est atteint durant la première étape du procédé de régulation, cela signifie que l’élément électrique ou électronique est suffisamment refroidi pour fonctionner correctement et que le fluide réfrigérant circulant dans la première branche suffit à réguler thermiquement la température de l’élément électrique ou électronique. Dans cette situation, il n’est plus nécessaire de modifier le degré d’ouverture du premier organe de détente, ni la vitesse de rotation du dispositif de compression. Ces paramètres sont donc figés pour éviter une nouvelle hausse de la température de l’élément électrique ou électronique. According to a characteristic of the method, during the first step, the speed of rotation of the compression device as well as a degree of opening of the first expansion member are fixed when the need for cooling is reached. When the need for cooling is reached during the first stage of the regulation process, this means that the electrical or electronic element is sufficiently cooled to operate correctly and that the refrigerant fluid circulating in the first branch is sufficient to thermally regulate the temperature of the electrical or electronic element. In this situation, it is no longer necessary to modify the degree of opening of the first expansion device, nor the speed of rotation of the compression device. These parameters are therefore fixed to prevent a further rise in the temperature of the electrical or electronic element.
Selon une caractéristique du procédé, lors de la deuxième étape, la vitesse de rotation du dispositif de compression ainsi qu’un degré d’ouverture du premier organe de détente et du deuxième organe de détente sont figés lorsque le besoin de refroidissement est atteint. Le principe est identique que lorsque le besoin de refroidissement est atteint lors de la première étape, à l’exception que le degré d’ouverture du deuxième organe de détente est également figé lorsque le besoin de refroidissement est atteint lors de la deuxième étape, étant donné que le fluide réfrigérant circule dans la première branche et dans la deuxième branche lors de la deuxième étape. Selon une caractéristique du procédé, le seuil minimal de surchauffe correspond à une température de 5°C plus élevée qu’une température de saturation du fluide réfrigérant. Un seuil minimal de surchauffe à 5°C permet donc au procédé de régulation de passer à la deuxième étape lorsque la surchauffe du fluide réfrigérant est inférieure ou égale au seuil minimal de surchauffe sans risquer une évaporation partielle en sortie du premier échangeur thermique entraînant le passage de fluide réfrigérant sous forme liquide à travers le dispositif de compression. According to a characteristic of the method, during the second step, the speed of rotation of the compression device as well as a degree of opening of the first expansion member and of the second expansion member are fixed when the need for cooling is reached. The principle is the same as when the need for cooling is reached during the first stage, except that the degree of opening of the second expansion device is also fixed when the need for cooling is reached during the second stage, being given that the refrigerant circulates in the first branch and in the second branch during the second stage. According to one characteristic of the method, the minimum overheating threshold corresponds to a temperature 5° C. higher than a saturation temperature of the refrigerant fluid. A minimum overheating threshold of 5°C therefore allows the regulation process to move on to the second stage when the overheating of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold without risking partial evaporation at the outlet of the first heat exchanger causing the passage refrigerant fluid in liquid form through the compression device.
Selon une caractéristique du procédé, lors de la première étape, un degré d’ouverture du premier organe de détente est figé lorsque le dispositif de compression atteint la vitesse seuil maximale de rotation. Le fait que le dispositif de compression atteigne la vitesse seuil maximale de rotation signifie que le débit de fluide réfrigérant circulant dans la première branche ne peut pas être augmenté, le dispositif de compression ne pouvant pas augmenter sa vitesse de rotation pour compresser le fluide réfrigérant en plus grande quantité. Le degré d’ouverture du premier organe de détente est donc figé, et le dispositif de compression maintient sa vitesse de rotation à la vitesse seuil maximale. According to a characteristic of the method, during the first step, a degree of opening of the first expansion device is fixed when the compression device reaches the maximum rotation threshold speed. The fact that the compression device reaches the maximum rotation threshold speed means that the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch cannot be increased, the compression device not being able to increase its rotation speed to compress the refrigerant fluid in greater quantity. The degree of opening of the first expansion device is therefore fixed, and the compression device maintains its speed of rotation at the maximum threshold speed.
Selon une caractéristique du procédé, lors de la deuxième étape, un degré d’ouverture du premier organe de détente et du deuxième organe de détente est figé lorsque le dispositif de compression atteint la vitesse seuil maximale de rotation. Le principe est identique que lorsque le dispositif de compression atteint la vitesse seuil maximale de rotation lors de la première étape, à l’exception que le degré d’ouverture du deuxième organe de détente est également figé lorsque le dispositif de compression atteint la vitesse seuil maximale de rotation lors de la deuxième étape, étant donné que le fluide réfrigérant circule dans la première branche et dans la deuxième branche lors de la deuxième étape. According to a characteristic of the method, during the second step, a degree of opening of the first expansion member and of the second expansion member is fixed when the compression device reaches the maximum rotation threshold speed. The principle is the same as when the compression device reaches the maximum rotation threshold speed during the first stage, except that the degree of opening of the second expansion device is also fixed when the compression device reaches the threshold speed maximum rotation during the second stage, since the refrigerant circulates in the first branch and in the second branch during the second stage.
Selon une caractéristique du procédé, le fluide réfrigérant circule au sein d’une troisième branche en série de la branche principale et en parallèle de la première branche et de la deuxième branche, la troisième branche comprenant au moins un deuxième échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur avec un flux d’air intérieur envoyé dans un habitacle du véhicule, la troisième branche comprenant en outre un capteur de température configuré pour relever une température du flux d’air intérieur en sortie du deuxième échangeur de chaleur. According to one characteristic of the method, the refrigerant fluid circulates within a third branch in series with the main branch and in parallel with the first branch and the second branch, the third branch comprising at least one second heat exchanger configured to effecting a heat exchange with an interior air flow sent into a passenger compartment of the vehicle, the third branch further comprising a temperature sensor configured to measure a temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger.
La troisième branche permet de refroidir l’habitacle du véhicule via le deuxième échangeur de chaleur. Le deuxième échangeur de chaleur est disposé au niveau d’une trajectoire du flux d’air intérieur. Le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour que le fluide réfrigérant y circule à basse température afin de refroidir le flux d’air intérieur qui est envoyé au sein de l’habitacle du véhicule par la suite. De ce fait, la troisième branche comprend un troisième organe de détente permettant de détendre le fluide réfrigérant, et éventuellement de réguler le débit de celui-ci. Le deuxième échangeur de chaleur peut être installé au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, qui assure une circulation du flux d’air intérieur de manière cyclique afin de refroidir ou de chauffer l’habitacle selon un mode de fonctionnement du système de traitement thermique. The third branch cools the vehicle interior via the second heat exchanger. The second heat exchanger is disposed at a path of the indoor air flow. The second heat exchanger is configured so that the coolant circulates there at low temperature in order to cool the interior air flow which is subsequently sent to the passenger compartment of the vehicle. As a result, the third branch comprises a third expansion member making it possible to expand the refrigerant fluid, and possibly to regulate the flow rate of the latter. The second heat exchanger can be installed within a ventilation, heating and/or air conditioning installation, which circulates the interior air flow in a cyclic manner in order to cool or heat the passenger compartment according to a mode operation of the heat treatment system.
Lorsque le système de traitement thermique fonctionne selon un mode de fonctionnement devant assurer le refroidissement de l’habitacle du véhicule, le fluide réfrigérant doit alors à la fois circuler dans la première branche et éventuellement la deuxième branche pour refroidir l’élément électrique ou électronique à traiter thermiquement, mais également dans la troisième branche pour assurer le confort de l’habitacle du véhicule. La circulation du fluide réfrigérant dans la troisième branche influence donc la vitesse de rotation du dispositif de compression et est prioritaire au refroidissement de l’élément électrique ou électronique. Le procédé de régulation peut donc être influencé en cas de défaillance du circuit de fluide réfrigérant à refroidir l’habitacle du véhicule à la température demandée, ladite température correspondant à la température du flux d’air intérieur en sortie du deuxième échangeur de chaleur. Le capteur de température permet ainsi de contrôler la température du flux d’air intérieur et de vérifier si cette dernière est conforme à une température demandée par un utilisateur du véhicule ayant activé l’option de climatisation de l’habitacle du véhicule. Selon une caractéristique du procédé, lors de la première étape, on ferme, avantageusement progressivement, le premier organe de détente tant que la température du flux d’air intérieur mesurée par le capteur de température est supérieure à une température seuil de confort. Cette dernière correspond à la température demandée de refroidissement de l’habitacle du véhicule. When the heat treatment system operates according to an operating mode which must ensure the cooling of the passenger compartment of the vehicle, the coolant must then both circulate in the first branch and possibly the second branch in order to cool the electrical or electronic element to heat treated, but also in the third branch to ensure the comfort of the vehicle cabin. The circulation of the refrigerant fluid in the third branch therefore influences the speed of rotation of the compression device and takes priority over the cooling of the electrical or electronic element. The regulation method can therefore be influenced in the event of failure of the refrigerant circuit to cool the passenger compartment of the vehicle to the required temperature, said temperature corresponding to the temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger. The temperature sensor thus makes it possible to control the temperature of the interior air flow and to check whether the latter complies with a temperature requested by a user of the vehicle having activated the air conditioning option for the passenger compartment of the vehicle. According to a characteristic of the method, during the first step, the first expansion device is closed, advantageously gradually, as long as the temperature of the interior air flow measured by the temperature sensor is greater than a comfort threshold temperature. The latter corresponds to the temperature requested for cooling the passenger compartment of the vehicle.
Lorsque la température du flux d’air intérieur en sortie du deuxième échangeur de chaleur devient supérieure à la température seuil de confort, cela signifie que le flux d’air intérieur n’est pas assez refroidi pour répondre à la demande de confort de l’habitacle. Le débit de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche doit donc augmenter aux dépens du débit circulant dans la première branche. Fermer progressivement le premier organe de détente permet ainsi de modifier la répartition de fluide réfrigérant circulant entre la première branche et la troisième branche. Cette dernière est donc parcourue par une plus grande quantité de fluide réfrigérant, et ce dans le but d’abaisser la température du flux d’air intérieur en sortie du deuxième échangeur de chaleur afin que cette dernière redevienne inférieure à la température seuil de confort et réponde ainsi correctement à la demande de refroidissement de l’habitacle du véhicule. When the temperature of the indoor airflow leaving the second heat exchanger becomes higher than the comfort threshold temperature, it means that the indoor airflow is not cooled enough to meet the comfort demand of the cockpit. The flow rate of refrigerant fluid circulating in the third branch must therefore increase at the expense of the flow rate circulating in the first branch. Gradually closing the first expansion member thus makes it possible to modify the distribution of refrigerant fluid circulating between the first branch and the third branch. The latter is therefore traversed by a greater quantity of refrigerant, and this in order to lower the temperature of the internal air flow at the outlet of the second heat exchanger so that the latter becomes again below the comfort threshold temperature and thus responds correctly to the cooling demand of the passenger compartment of the vehicle.
Selon une caractéristique du procédé, lors de la deuxième étape, on ferme, avantageusement progressivement, le deuxième organe de détente tant que la température du flux d’air intérieur mesurée par le capteur de température est supérieure à une température seuil de confort. Le principe est identique que lorsque la température du flux d’air intérieur en sortie du deuxième échangeur de chaleur devient supérieure à la température seuil de confort lors de la première étape. Lorsqu’au cours de la deuxième étape, le fluide réfrigérant circule à la fois au sein de la première branche, de la deuxième branche et de la troisième branche et que cette dernière ne permet pas de faire circuler suffisamment de fluide réfrigérant pour que le flux d’air intérieur soit suffisamment refroidi, c’est le deuxième organe de détente qui est progressivement refermé afin d’augmenter le débit de fluide réfrigérant au sein de la troisième branche et ainsi d’améliorer le refroidissement de flux d’air intérieur afin que la température de celui-ci soit conforme à la température seuil de confort. L’invention couvre également un circuit de fluide réfrigérant comprenant une branche principale pourvue d’un dispositif de compression et d’un premier échangeur de chaleur, une première branche comprenant un premier organe de détente et un premier échangeur thermique, une deuxième branche comprenant un deuxième organe de détente, un deuxième échangeur thermique et un dispositif d’accumulation, ledit circuit de fluide réfrigérant mettant en œuvre un procédé de régulation tel que décrit précédemment.According to a characteristic of the method, during the second step, the second expansion device is closed, advantageously gradually, as long as the temperature of the interior air flow measured by the temperature sensor is greater than a comfort threshold temperature. The principle is the same as when the temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger becomes higher than the comfort threshold temperature during the first stage. When during the second stage, the refrigerant fluid circulates both within the first branch, the second branch and the third branch and the latter does not allow enough refrigerant fluid to circulate for the flow interior air is sufficiently cooled, it is the second expansion device which is gradually closed in order to increase the flow rate of refrigerant fluid within the third branch and thus improve the cooling of the interior air flow so that its temperature conforms to the comfort threshold temperature. The invention also covers a refrigerant circuit comprising a main branch provided with a compression device and a first heat exchanger, a first branch comprising a first expansion member and a first heat exchanger, a second branch comprising a second expansion member, a second heat exchanger and an accumulation device, said refrigerant circuit implementing a regulation method as described above.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend une troisième branche en série de la branche principale et en parallèle de la première branche et de la deuxième branche, la troisième branche comprenant au moins un deuxième échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange de chaleur avec un flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle du véhicule, la deuxième branche et la troisième branche se joignant en un deuxième point de convergence disposé sur la deuxième branche, entre le deuxième échangeur thermique et le dispositif d’accumulation. Autrement dit le fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche passe par le dispositif d’accumulation. Le flux d’air intérieur pouvant ne pas être à température suffisamment élevée pour évaporer entièrement le fluide réfrigérant, la troisième branche est connectée à la deuxième branche afin que la fraction liquide de fluide réfrigérant provenant de la troisième branche soit stoppée par le dispositif d’accumulation. According to one characteristic of the invention, the refrigerant circuit comprises a third branch in series with the main branch and in parallel with the first branch and the second branch, the third branch comprising at least one second heat exchanger configured to operate a heat exchange with an interior air flow sent into the passenger compartment of the vehicle, the second branch and the third branch joining at a second convergence point arranged on the second branch, between the second heat exchanger and the device for accumulation. In other words, the refrigerant circulating in the third branch passes through the accumulation device. Since the internal air flow may not be at a sufficiently high temperature to completely evaporate the refrigerant fluid, the third branch is connected to the second branch so that the liquid fraction of refrigerant fluid coming from the third branch is stopped by the device for accumulation.
Selon une caractéristique de l’invention, la branche principale comprend un troisième échangeur de chaleur disposé entre le dispositif de compression et le premier échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur étant configuré pour opérer un échange de chaleur avec un deuxième fluide pouvant être le flux d’air intérieur ou un liquide caloporteur. Le troisième échangeur de chaleur permet d’assurer le confort de l’habitacle du véhicule en cas de température ambiante faible. L’échange de chaleur est agencé en aval du dispositif de compression et est donc traversé par le fluide réfrigérant à haute température. Ce dernier est donc apte à chauffer le deuxième fluide, par exemple le flux d’air intérieur qui est envoyé par la suite au sein de l’habitacle du véhicule. Selon une caractéristique de l’invention, la branche principale comprend un dispositif de détente agencé en amont du premier échangeur de chaleur. Le dispositif de détente permet de détendre le fluide réfrigérant avant que celui- ci ne traverse le premier échangeur de chaleur. En fonction du mode de fonctionnement du fluide réfrigérant, le dispositif de détente peut détendre le fluide réfrigérant ou autoriser son passage sans le détendre. According to one characteristic of the invention, the main branch comprises a third heat exchanger arranged between the compression device and the first heat exchanger, the third heat exchanger being configured to perform a heat exchange with a second fluid which may be the interior air flow or a heat transfer liquid. The third heat exchanger makes it possible to ensure the comfort of the passenger compartment of the vehicle in the event of low ambient temperature. The heat exchange is arranged downstream of the compression device and is therefore traversed by the high-temperature refrigerant fluid. The latter is therefore capable of heating the second fluid, for example the flow of interior air which is subsequently sent within the passenger compartment of the vehicle. According to one characteristic of the invention, the main branch comprises an expansion device arranged upstream of the first heat exchanger. The expansion device makes it possible to expand the refrigerant fluid before it passes through the first heat exchanger. Depending on the mode of operation of the refrigerant fluid, the expansion device can expand the refrigerant fluid or allow its passage without expanding it.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : Other characteristics and advantages of the invention will become apparent through the description which follows on the one hand, and several embodiments given by way of indication and not limiting with reference to the appended diagrammatic drawings on the other hand, on which :
La figure 1 représente un système de traitement thermique pourvu d’un circuit de fluide réfrigérant apte à mettre en œuvre un procédé de régulation selon l’invention, FIG. 1 represents a heat treatment system provided with a refrigerant circuit capable of implementing a regulation method according to the invention,
La figure 2 est un logigramme permettant de décomposer les différentes étapes du procédé de régulation, Figure 2 is a flowchart for breaking down the different steps of the regulation process,
La figure 3 représente la circulation d’un fluide réfrigérant dans le circuit de fluide réfrigérant fonctionnant selon un mode de refroidissement d’un habitacle d’un véhicule, et durant une première étape du procédé de régulation, FIG. 3 represents the circulation of a coolant in the coolant circuit operating according to a cooling mode of a passenger compartment of a vehicle, and during a first step of the regulation method,
La figure 4 représente la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de fluide réfrigérant fonctionnant selon le mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule, et durant une deuxième étape du procédé de régulation, FIG. 4 represents the circulation of the coolant in the coolant circuit operating according to the cooling mode of the passenger compartment of the vehicle, and during a second step of the regulation method,
La figure 5 représente la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de fluide réfrigérant fonctionnant selon un mode de chauffage de l’habitacle du véhicule, et durant la première étape du procédé de régulation, FIG. 5 represents the circulation of the coolant in the coolant circuit operating according to a heating mode of the passenger compartment of the vehicle, and during the first step of the regulation method,
La figure 6 représente la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit de fluide réfrigérant fonctionnant selon le mode de chauffage de l’habitacle du véhicule, et durant la deuxième étape du procédé de régulation. FIG. 6 represents the circulation of the coolant in the coolant circuit operating according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle, and during the second stage of the regulation method.
Sur la figure 1, un circuit de fluide réfrigérant est illustré en traits pleins. Aux figures 3 à 6, les portions parcourues par le fluide réfrigérant sont en traits pleins et les portions sans circulation de fluide réfrigérant sont en traits pointillés. Par ailleurs, la circulation du fluide réfrigérant est illustrée en indiquant son sens de circulation par des flèches. Les traits pleins indiquant la circulation de fluide sont également d’épaisseur différente concernant le circuit de fluide réfrigérant. Plus précisément, les traits pleins les plus épais correspondent à des portions où le fluide réfrigérant circule à haute pression et les traits pleins les plus fins correspondent à des portions où le fluide réfrigérant circule à basse pression. In Figure 1, a refrigerant circuit is shown in solid lines. In Figures 3 to 6, the portions traversed by the refrigerant are in lines full and the portions without circulation of coolant fluid are in dotted lines. Furthermore, the circulation of the refrigerant fluid is illustrated by indicating its direction of circulation by arrows. The solid lines indicating the circulation of fluid are also of different thickness concerning the refrigerant circuit. More precisely, the thickest solid lines correspond to portions where the refrigerant fluid circulates at high pressure and the thinnest solid lines correspond to portions where the refrigerant fluid circulates at low pressure.
Les termes « premier », « première », « deuxième », etc... utilisés dans la description n’ont pas vocation à indiquer un niveau de hiérarchisation ou ordonnancer les éléments qu’ils accompagnent. Ces termes permettent de distinguer les éléments qu’ils accompagnent et peuvent être intervertis sans que soit réduite la portée de l’invention. The terms "first", "first", "second", etc. used in the description are not intended to indicate a level of hierarchy or order the elements they accompany. These terms make it possible to distinguish the elements that they accompany and can be interchanged without reducing the scope of the invention.
La figure 1 représente un circuit de fluide réfrigérant 2 sans indication de circulation de fluide. Le circuit de fluide réfrigérant 2 est configuré pour faire partie d’un système de traitement thermique î, par exemple au sein d’un véhicule. Le fluide réfrigérant peut par exemple être un fluide de type Ri34a ou Ri234yf. FIG. 1 represents a refrigerant circuit 2 without indication of fluid circulation. The refrigerant circuit 2 is configured to be part of a heat treatment system î, for example within a vehicle. The refrigerant can for example be a fluid of the Ri34a or Ri234yf type.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend notamment une branche principale 6 pourvue d’un dispositif de compression 27. Le dispositif de compression 27 permet de mettre en circulation le fluide réfrigérant et de compresser celui-ci à très haute pression. Grâce au dispositif de compression 27, le fluide réfrigérant peut ainsi circuler dans la branche principale 6. Afin de compresser le fluide réfrigérant, le dispositif de compression 27 est apte à entrer en rotation. Plus la vitesse de rotation du dispositif de compression 27 est élevée, plus le débit de fluide réfrigérant compressé est important. Le dispositif de compression 27 peut être entraîné en rotation jusqu’à une vitesse seuil maximale de rotation, qui peut correspondre à la vitesse maximale de rotation du dispositif de compression 27, ou bien à une vitesse de rotation capée, inférieure à la vitesse maximale de rotation, qui constitue une vitesse limite avant que le dispositif de compression 27 n’entraîne par exemple des nuisances sonores ou des vibrations au sein du véhicule. La branche principale 6 comprend un premier échangeur de chaleur 21 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un premier fluide. Tel qu’illustré sur la figure 1 et sur les figures suivantes, le premier fluide est à titre d’exemple à un flux d’air extérieur 4 à un habitacle du véhicule. La branche principale 6 comprend également un dispositif de détente 16 configuré pour détendre le fluide réfrigérant avant que ce dernier ne traverse le premier échangeur de chaleur 21. Le premier échangeur de chaleur 21 est disposé en aval du dispositif de compression 27, et le dispositif de détente 16 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 21 et en aval du dispositif de compression 27. Le dispositif de détente 16 permet la détente du fluide réfrigérant après que ce dernier a été mis sous haute pression par le dispositif de compression 27. Le dispositif de détente 16 présente néanmoins la capacité de laisser passer le fluide réfrigérant sans détendre celui-ci. Ainsi, le fluide réfrigérant peut traverser le premier échangeur de chaleur 21 à haute pression ou à basse pression, la pression du fluide réfrigérant dépendant d’un mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant 2. The refrigerant circuit 2 comprises in particular a main branch 6 provided with a compression device 27. The compression device 27 makes it possible to circulate the refrigerant fluid and to compress it at very high pressure. Thanks to the compression device 27, the refrigerant fluid can thus circulate in the main branch 6. In order to compress the refrigerant fluid, the compression device 27 is capable of entering into rotation. The higher the speed of rotation of the compression device 27, the greater the flow rate of compressed refrigerant fluid. The compression device 27 can be driven in rotation up to a maximum threshold speed of rotation, which can correspond to the maximum speed of rotation of the compression device 27, or else to a capped rotation speed, lower than the maximum speed of rotation, which constitutes a limit speed before the compression device 27 causes for example noise pollution or vibrations within the vehicle. The main branch 6 comprises a first heat exchanger 21 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a first fluid. As illustrated in Figure 1 and in the following figures, the first fluid is by way of example to a flow of air 4 outside a passenger compartment of the vehicle. The main branch 6 also comprises an expansion device 16 configured to expand the refrigerant fluid before the latter passes through the first heat exchanger 21. The first heat exchanger 21 is arranged downstream of the compression device 27, and the expansion device 16 is arranged upstream of the first heat exchanger 21 and downstream of the compression device 27. The expansion device 16 allows the expansion of the refrigerant fluid after the latter has been placed under high pressure by the compression device 27. The expansion device expansion device 16 nevertheless has the ability to let the coolant pass without expanding it. Thus, the refrigerant fluid can pass through the first heat exchanger 21 at high pressure or at low pressure, the pressure of the refrigerant fluid depending on an operating mode of the refrigerant circuit 2.
En aval du premier échangeur de chaleur 21, la branche principale 6 se divise en une première branche 7, en une deuxième branche 8 et en une troisième branche 9, toutes agencées en série de la branche principale 6. La première branche 7, la deuxième branche 8 et la troisième branche 9 sont donc agencées en parallèle l’une par rapport à l’autre. La première branche 7 et la troisième branche 9 débutent toutes deux à un premier point de divergence 31 où se termine la branche principale 6. La deuxième branche 8 débute quant à elle au niveau d’un deuxième point de divergence 32 situé sur la branche principale 6, en amont du premier point de divergence 31. Downstream of the first heat exchanger 21, the main branch 6 is divided into a first branch 7, a second branch 8 and a third branch 9, all arranged in series with the main branch 6. The first branch 7, the second branch 8 and the third branch 9 are therefore arranged in parallel with respect to each other. The first branch 7 and the third branch 9 both begin at a first point of divergence 31 where the main branch 6 ends. The second branch 8 begins for its part at a second point of divergence 32 located on the main branch 6, upstream of the first point of divergence 31.
La première branche 7 comprend un premier échangeur thermique 11 ainsi qu’un premier organe de détente 13 agencé entre le premier point de divergence 31 et le premier échangeur thermique 11. Le premier échangeur thermique 11 est configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans la première branche 7 et un fluide caloporteur circulant au sein d’un circuit de fluide caloporteur 3. Le premier organe de détente 13 est agencé sur la première branche 7, entre le premier point de divergence 31 et le premier échangeur thermique 11. Le premier organe de détente 13 permet de détendre le fluide réfrigérant avant que ce dernier ne traverse le premier échangeur thermique 11. The first branch 7 comprises a first heat exchanger 11 as well as a first expansion member 13 arranged between the first point of divergence 31 and the first heat exchanger 11. The first heat exchanger 11 is configured to effect a heat exchange between the fluid refrigerant circulating in the first branch 7 and a heat transfer fluid circulating within a heat transfer fluid circuit 3. The first expansion member 13 is arranged on the first branch 7, between the first point of divergence 31 and the first heat exchanger 11. The first expansion device 13 makes it possible to expand the refrigerant fluid before the latter passes through the first heat exchanger 11.
Le circuit de fluide caloporteur 3 fait partie du système de traitement thermique 1, et a pour objectif de traiter thermiquement au moins un élément électrique ou électronique 25 nécessaire au bon fonctionnement du véhicule automobile, par exemple un moteur électrique ou un élément de stockage électrique. Un tel élément électrique ou électronique 25 est susceptible de dégager de la chaleur lors de son fonctionnement. Le fluide caloporteur a donc notamment pour fonction de refroidir l’élément électrique ou électronique 25 afin de préserver le fonctionnement optimal de celui-ci. L’élément électrique ou électronique 25 présente donc un besoin de refroidissement auquel doit répondre le fluide caloporteur, et donc par analogie le fluide réfrigérant. Le circuit de fluide caloporteur 3 comprend une pompe 26 apte à mettre en circulation le fluide caloporteur afin que celui-ci traverse le premier échangeur thermique 11. Le fluide réfrigérant à basse température permet donc de refroidir le fluide caloporteur lors de l’échange de chaleur se déroulant dans le premier échangeur thermique 11. Le fluide caloporteur refroidi peut par la suite refroidir l’élément électrique ou électronique 25.The heat transfer fluid circuit 3 is part of the heat treatment system 1, and is intended to heat treat at least one electric or electronic element 25 necessary for the proper operation of the motor vehicle, for example an electric motor or an electric storage element. Such an electric or electronic element 25 is likely to release heat during its operation. The heat transfer fluid therefore has the particular function of cooling the electrical or electronic element 25 in order to preserve the optimal functioning of the latter. The electrical or electronic element 25 therefore has a need for cooling which must be met by the heat transfer fluid, and therefore by analogy the refrigerant fluid. The heat transfer fluid circuit 3 comprises a pump 26 capable of circulating the heat transfer fluid so that the latter passes through the first heat exchanger 11. The low-temperature refrigerant fluid therefore makes it possible to cool the heat transfer fluid during the heat exchange taking place in the first heat exchanger 11. The cooled heat transfer fluid can subsequently cool the electrical or electronic element 25.
Une fois que le fluide caloporteur a capté les calories générées par l’élément électrique ou électronique 25, le fluide caloporteur peut de nouveau être refroidi par le fluide réfrigérant en traversant le premier échangeur thermique 11. La deuxième branche 8 comprend un deuxième échangeur thermique 12 et un deuxième organe de détente 14 installé entre le deuxième point de divergence 32 et le deuxième échangeur thermique 12. Lorsque le fluide réfrigérant est autorisé à circuler dans la deuxième branche 8, celui-ci est détendu par le deuxième organe de détente 14, puis traverse le deuxième échangeur thermique 12. Le fluide caloporteur circulant dans le circuit de fluide caloporteur 3 peut donc être refroidi de manière simultanée grâce au premier échangeur thermique 11 et au deuxième échangeur thermique 12, améliorant ainsi l’efficacité de refroidissement du fluide caloporteur sur l’élément électrique ou électronique 25. Once the heat transfer fluid has captured the calories generated by the electrical or electronic element 25, the heat transfer fluid can again be cooled by the refrigerant fluid by crossing the first heat exchanger 11. The second branch 8 comprises a second heat exchanger 12 and a second expansion device 14 installed between the second point of divergence 32 and the second heat exchanger 12. When the refrigerant fluid is allowed to circulate in the second branch 8, it is expanded by the second expansion device 14, then passes through the second heat exchanger 12. The heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid circuit 3 can therefore be cooled simultaneously thanks to the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12, thus improving the cooling efficiency of the heat transfer fluid on the electrical or electronic element 25.
La première branche 7 et la deuxième branche 8 rejoignent la branche principale 6 au niveau d’un premier point de convergence 41, disposé en amont du dispositif de compression 27, au sein duquel le fluide réfrigérant peut de nouveau y être compressé. Le dispositif de compression 27 est uniquement apte à compresser le fluide réfrigérant à l’état vapeur. Ainsi, il est indispensable d’empêcher tout fluide réfrigérant non évaporé, c’est-à-dire à l’état liquide, de traverser le dispositif de compression 27 afin d’éviter d’endommager ce dernier. The first branch 7 and the second branch 8 join the main branch 6 at a first point of convergence 41, arranged upstream of the compression device 27, within which the refrigerant fluid can again be compressed there. The compression device 27 is only capable of compressing the refrigerant in the vapor state. Thus, it is essential to prevent any non-evaporated refrigerant fluid, that is to say in the liquid state, from passing through the compression device 27 in order to avoid damaging the latter.
Pour ce faire, la deuxième branche 8 comprend un dispositif d’accumulation 17. Ce dernier correspond à un contenant permettant de retenir toute fraction liquide du fluide réfrigérant afin que celle-ci ne circule pas jusqu’au dispositif de compression 27. Le dispositif d’accumulation 17 est disposé entre le deuxième échangeur thermique 12 et le premier point de convergence 41. Autrement dit, le fluide réfrigérant circulant dans la première branche 7 contourne le dispositif d’accumulation 17 tandis que le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche 8 passe par le dispositif d’accumulationTo do this, the second branch 8 comprises an accumulation device 17. The latter corresponds to a container making it possible to retain any liquid fraction of the refrigerant fluid so that it does not circulate as far as the compression device 27. The device accumulation 17 is arranged between the second heat exchanger 12 and the first convergence point 41. In other words, the refrigerant fluid circulating in the first branch 7 bypasses the accumulation device 17 while the refrigerant fluid circulating in the second branch 8 passes by the accumulation device
17· 17
Le fait de contourner le dispositif d’accumulation 17 permet d’éviter la perte de charge du fluide réfrigérant. La circulation du fluide réfrigérant via la première branche 7 est donc privilégiée par rapport à la deuxième branche 8. En revanche, il est indispensable de s’assurer que l’ensemble du fluide réfrigérant passant par la première branche 7, et donc contournant le dispositif d’accumulation 17, est entièrement évaporé en sortie du premier échangeur thermique 11. Pour ce faire, une sonde de température 18 est agencée au niveau du premier échangeur thermique 11, et mesure la température du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur thermique 11, dans le but de vérifier l’état dudit fluide réfrigérant. A partir du relevé de la température du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur thermique 11, il est possible d’en déduire la surchauffe du fluide réfrigérant. Ainsi, la sonde de température 18 n’est qu’un exemple non exhaustif permettant de déterminer la surchauffe du fluide réfrigérant. En fonction de la température mesurée par la sonde de température 18, la circulation du fluide réfrigérant peut être modifiée afin qu’aucune fraction liquide de fluide réfrigérant n’atteigne le dispositif de compression 27. Bypassing the accumulation device 17 makes it possible to avoid the loss of charge of the refrigerant fluid. The circulation of the refrigerant fluid via the first branch 7 is therefore favored over the second branch 8. On the other hand, it is essential to ensure that all of the refrigerant fluid passing through the first branch 7, and therefore bypassing the device accumulation 17, is completely evaporated at the outlet of the first heat exchanger 11. To do this, a temperature sensor 18 is arranged at the level of the first heat exchanger 11, and measures the temperature of the refrigerant fluid at the outlet of the first heat exchanger 11, in order to check the condition of said refrigerant. From the reading of the temperature of the refrigerant at the outlet of the first heat exchanger 11, it is possible to deduce therefrom the superheat of the refrigerant. Thus, the temperature sensor 18 is only a non-exhaustive example to determine the superheat of the refrigerant. Depending on the temperature measured by the temperature sensor 18, the circulation of the refrigerant fluid can be modified so that no liquid fraction of refrigerant fluid reaches the compression device 27.
Afin de maintenir avec certitude une évaporation complète du fluide réfrigérant lorsque celui-ci traverse le premier échangeur thermique 11, la surchauffe du fluide réfrigérant doit rester supérieure à un seuil minimal de surchauffe. Le seuil minimal de surchauffe correspond donc à une température ou une autre donnée relative à une température de saturation du fluide réfrigérant. In order to maintain complete evaporation of the refrigerant fluid with certainty when the latter passes through the first heat exchanger 11, the overheating of the refrigerant fluid must remain above a minimum overheating threshold. The minimum overheating threshold therefore corresponds to a temperature or other datum relating to a saturation temperature of the refrigerant fluid.
La troisième branche 9 débute quant à elle au niveau du premier point de divergence 31, et se termine au niveau d’un deuxième point de convergence 42 agencé sur la deuxième branche 8 entre le deuxième échangeur thermique 12 et le dispositif d’accumulation 17. Le fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche 9 passe donc par le dispositif d’accumulation 17. The third branch 9 begins for its part at the level of the first point of divergence 31, and ends at the level of a second point of convergence 42 arranged on the second branch 8 between the second heat exchanger 12 and the accumulation device 17. The refrigerant fluid circulating in the third branch 9 therefore passes through the storage device 17.
La troisième branche 9 comprend un troisième organe de détente 15 et un deuxième échangeur de chaleur 22 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur 5 destiné à être envoyé vers l’habitacle du véhicule afin de refroidir celui-ci. Ainsi le deuxième échangeur de chaleur 22 est configuré pour être traversé par le fluide réfrigérant à basse température dans le but de refroidir le flux d’air intérieur 5. A ce titre, le deuxième échangeur de chaleur 22 peut être disposé au sein d’une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, configurée pour faire circuler le flux d’air intérieur 5 en circuit fermé afin de répondre constamment au refroidissement de l’habitacle du véhicule. Le troisième organe de détente 15 permet de détendre le fluide réfrigérant afin d’abaisser sa température avant de traverser le deuxième échangeur de chaleur 22. The third branch 9 comprises a third expansion member 15 and a second heat exchanger 22 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and an interior air flow 5 intended to be sent to the passenger compartment of the vehicle in order to cool this one. Thus the second heat exchanger 22 is configured to be traversed by the low-temperature refrigerant fluid in order to cool the interior air flow 5. As such, the second heat exchanger 22 can be arranged within a ventilation, heating and/or air conditioning installation, configured to cause the interior air flow 5 to circulate in a closed circuit in order to constantly respond to the cooling of the passenger compartment of the vehicle. The third expansion device 15 makes it possible to expand the refrigerant fluid in order to lower its temperature before passing through the second heat exchanger 22.
Le fluide réfrigérant circule dans la troisième branche 9 lorsque l’habitacle du véhicule nécessite d’être refroidi, par exemple suite à une commande manuelle d’un utilisateur du véhicule. Lorsque la fonction de refroidissement de l’habitacle est active, celle-ci prime sur le refroidissement de l’élément électrique ou électronique 25. Or, la répartition de fluide réfrigérant entre la première branche 7, la deuxième branche 8 et la troisième branche 9 peut potentiellement créer un manque de fluide réfrigérant circulant dans le deuxième échangeur de chaleur 22, conduisant à un refroidissement insuffisant du flux d’air intérieur 5 par rapport à la demande de refroidissement. Afin d’éviter une telle situation, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend un capteur de température 19 agencé sur le deuxième échangeur de chaleur 22 et permettant de mesurer la température du flux d’air intérieur 5 en sortie du deuxième échangeur de chaleur 22, et ce afin de s’assurer si la température du flux d’air intérieur 5 est conforme à une température seuil de confort déterminée suite à la demande de refroidissement de l’habitacle du véhicule. The refrigerant fluid circulates in the third branch 9 when the passenger compartment of the vehicle needs to be cooled, for example following a manual command from a user of the vehicle. When the interior cooling function is active, it takes precedence over element cooling. electrical or electronic 25. However, the distribution of refrigerant fluid between the first branch 7, the second branch 8 and the third branch 9 can potentially create a lack of refrigerant fluid circulating in the second heat exchanger 22, leading to insufficient cooling of the indoor airflow 5 versus cooling demand. In order to avoid such a situation, the refrigerant circuit 2 comprises a temperature sensor 19 arranged on the second heat exchanger 22 and making it possible to measure the temperature of the internal air flow 5 at the outlet of the second heat exchanger 22, and this in order to ensure whether the temperature of the interior air flow 5 complies with a comfort threshold temperature determined following the request for cooling of the passenger compartment of the vehicle.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend par ailleurs un troisième échangeur de chaleur 23, agencé sur la branche principale 6 en aval du dispositif de compression 27. Le troisième échangeur de chaleur 23 est donc traversé par le fluide réfrigérant à haute pression et à haute température, et est configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un deuxième fluide. Sur la figure 1, ainsi que sur les figures suivantes, le deuxième fluide correspond au flux d’air intérieur 5. L’échange de chaleur se déroulant au sein du troisième échangeur de chaleur 23 est donc opéré entre le fluide réfrigérant à haute température et le flux d’air intérieur 5 afin de chauffer ce dernier, qui est alors envoyé vers l’habitacle du véhicule afin de chauffer celui-ci. De ce fait, le troisième échangeur de chaleur 23, tout comme le deuxième échangeur de chaleur 22, peut être installé au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation. En fonction du mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant 2, l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation peut inclure des volets pouvant guider le flux d’air intérieur 5 pour que ce dernier traverse l’échangeur de chaleur relatif au mode de fonctionnement demandé. The refrigerant circuit 2 also comprises a third heat exchanger 23, arranged on the main branch 6 downstream of the compression device 27. The third heat exchanger 23 is therefore traversed by the refrigerant at high pressure and at high temperature. , and is configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and a second fluid. In FIG. 1, as well as in the following figures, the second fluid corresponds to the interior air flow 5. The heat exchange taking place within the third heat exchanger 23 is therefore carried out between the high-temperature refrigerant fluid and the interior air flow 5 in order to heat the latter, which is then sent to the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter. Therefore, the third heat exchanger 23, like the second heat exchanger 22, can be installed within the ventilation, heating and/or air conditioning installation. Depending on the mode of operation of the refrigerant circuit 2, the ventilation, heating and/or air conditioning system may include flaps that can guide the internal air flow 5 so that the latter crosses the relative heat exchanger to the requested mode of operation.
Le circuit de fluide réfrigérant 2 peut également comprendre un quatrième échangeur de chaleur 24 configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur 4. Le quatrième échangeur de chaleur 24 est installé sur la branche principale 6, entre le premier échangeur de chaleur 21 et le deuxième point de divergence 32. Le quatrième échangeur de chaleur 24 est donc installé en série du premier échangeur de chaleur 21, et en amont de celui-ci par rapport à un sens de circulation du flux d’air extérieur 4. Le quatrième échangeur de chaleur 24 peut ainsi faire office de sous-refroidisseur afin de condenser le fluide réfrigérant. Sous-refroidir le fluide réfrigérant permet une détente plus efficace de celui-ci par les organes de détente 13, 14, 15. The refrigerant circuit 2 can also comprise a fourth heat exchanger 24 configured to effect a heat exchange between the refrigerant fluid and the outside air flow 4. The fourth heat exchanger 24 is installed on the main branch 6, between the first interchange heat exchanger 21 and the second point of divergence 32. The fourth heat exchanger 24 is therefore installed in series with the first heat exchanger 21, and upstream of the latter with respect to a direction of circulation of the flow of outside air 4 The fourth heat exchanger 24 can thus act as a sub-cooler in order to condense the refrigerant fluid. Sub-cooling the refrigerant fluid allows more effective expansion thereof by the expansion devices 13, 14, 15.
La branche principale 6 comprend un troisième point de divergence 33 entre le premier échangeur de chaleur 21 et le quatrième échangeur de chaleur 24. Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend une quatrième branche 51 débutant à ce troisième point de divergence 33 et se terminant au deuxième point de convergence 42. La quatrième branche 51 permet au fluide réfrigérant de contourner les échangeurs thermiques 11,12 ainsi que le deuxième échangeur de chaleur 22, et de rejoindre directement le dispositif d’accumulation 17. La quatrième branche 51 permet ainsi une fonction de pompe à chaleur du circuit de fluide réfrigérant 2. La quatrième branche 51 comprend une première vanne 61 autorisant ou non la circulation du fluide réfrigérant dans la quatrième branche 51. The main branch 6 comprises a third point of divergence 33 between the first heat exchanger 21 and the fourth heat exchanger 24. The refrigerant circuit 2 comprises a fourth branch 51 starting at this third point of divergence 33 and ending at the second point of convergence 42. The fourth branch 51 allows the refrigerant fluid to bypass the heat exchangers 11,12 as well as the second heat exchanger 22, and directly join the accumulation device 17. The fourth branch 51 thus allows a function of heat pump of the refrigerant circuit 2. The fourth branch 51 comprises a first valve 61 authorizing or not the circulation of the refrigerant fluid in the fourth branch 51.
Le circuit de fluide réfrigérant comprend enfin une cinquième branche 52 débutant à un quatrième point de divergence 34 situé entre le troisième échangeur de chaleur 23 et le dispositif de détente 16, et se terminant à un troisième point de convergence 43 situé sur la branche principale 6 entre le quatrième échangeur de chaleur 24 et le deuxième point de divergence 32. La cinquième branche 52 permet au fluide réfrigérant de contourner le premier échangeur de chaleur 21 et le quatrième échangeur de chaleur 24 afin de rejoindre directement la première branche 7 et/ou la deuxième branche 8 et/ou la troisième branche 9. La cinquième branche 52 comprend une deuxième vanne 62 autorisant ou non la circulation du fluide réfrigérant dans la cinquième branche 52. Afin que le fluide réfrigérant circulant dans la cinquième branche 52 ne circule pas vers le quatrième échangeur de chaleur 24 une fois au troisième point de convergence 43, la branche principale 6 comprend un clapet anti-retour 63 agencé en aval du quatrième échangeur de chaleur 24. La figure 2 est un logigramme schématisant un procédé de régulation 10 mis en œuvre au sein du circuit de fluide réfrigérant décrit précédemment. Le procédé de régulation 10 permet de répondre de manière optimal à un besoin de refroidissement BR de l’élément électrique ou électronique référencé 25 sur la figure 1, tout en évitant de perturber certaines opérations liées au fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant. Au cours du procédé de régulation 10, une pluralité de paramètres seront donc vérifiés régulièrement, notamment une comparaison d’une surchauffe Tl du fluide réfrigérant par rapport au seuil minimal de surchauffe Tsh, la surchauffe Tl du fluide réfrigérant étant relative à la température du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur thermique mesurée par la sonde de température référencée 18 sur la figure 1. Il sera également vérifié, si le besoin de refroidissement BR auquel doit répondre le circuit de fluide réfrigérant est atteint et si la vitesse de rotation N du dispositif de compression atteint la vitesse seuil maximale de rotation Nmax. Enfin, il est vérifié si une température d’air conditionnée T2 est supérieure à la température seuil de confort Tconf déterminée par l’utilisateur du véhicule. La température d’air conditionnée T2 correspond à la température du flux d’air intérieur en sortie du deuxième échangeur de chaleur mesurée par le capteur de température référencé 19 sur la figure 1. Cette dernière vérification est représentée en pointillées sur la figure 2 car elle n’est effectuée que si le circuit de fluide réfrigérant répond au mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule.The refrigerant circuit finally comprises a fifth branch 52 starting at a fourth point of divergence 34 located between the third heat exchanger 23 and the expansion device 16, and ending at a third point of convergence 43 located on the main branch 6 between the fourth heat exchanger 24 and the second point of divergence 32. The fifth branch 52 allows the refrigerant fluid to bypass the first heat exchanger 21 and the fourth heat exchanger 24 in order to directly reach the first branch 7 and/or the second branch 8 and/or the third branch 9. The fifth branch 52 comprises a second valve 62 authorizing or not the circulation of the refrigerant fluid in the fifth branch 52. So that the refrigerant fluid circulating in the fifth branch 52 does not circulate towards the fourth heat exchanger 24 once at the third point of convergence 43, the main branch 6 comprises a non-return valve 63 arranged cé downstream of the fourth heat exchanger 24. FIG. 2 is a flowchart diagramming a regulation method 10 implemented within the refrigerant circuit described above. The regulation method 10 makes it possible to respond in an optimal manner to a need for cooling BR of the electrical or electronic element referenced 25 in FIG. 1, while avoiding disturbing certain operations linked to the operation of the refrigerant fluid circuit. During the regulation process 10, a plurality of parameters will therefore be checked regularly, in particular a comparison of a superheat Tl of the refrigerant fluid with respect to the minimum superheat threshold Tsh, the superheat Tl of the refrigerant fluid being relative to the temperature of the fluid refrigerant at the outlet of the first heat exchanger measured by the temperature probe referenced 18 in FIG. of compression reaches the maximum threshold speed of rotation Nmax. Finally, it is checked whether a conditioned air temperature T2 is greater than the comfort threshold temperature Tconf determined by the user of the vehicle. The conditioned air temperature T2 corresponds to the temperature of the interior air flow at the outlet of the second heat exchanger measured by the temperature sensor referenced 19 in FIG. 1. This last check is shown in dotted lines in FIG. 2 because it is only carried out if the refrigerant circuit responds to the mode of cooling of the passenger compartment of the vehicle.
Une telle vérification est donc facultative. Such verification is therefore optional.
Le procédé de régulation 10 débute donc par une phase d’initialisation 100.The regulation method 10 therefore begins with an initialization phase 100.
La phase d’initialisation 100 peut être automatisée, par exemple suite à une détection d’une température trop élevée de l’élément électrique ou électronique. The initialization phase 100 can be automated, for example following detection of too high a temperature of the electrical or electronic element.
Le procédé de régulation 10, une fois la phase d’initialisation effectuée, vérifie dans un premier temps si la surchauffe Tl du fluide réfrigérant est supérieure, inférieure ou égale au seuil minimal de surchauffe Tsh. Si la surchauffe Tl du fluide réfrigérant est supérieure au seuil minimal de surchauffe Tsh, le procédé de régulation 10 se poursuit avec une première étape 110. Si la surchauffe Tl du fluide réfrigérant est inférieure ou égale au seuil minimal de surchauffe Tsh, le procédé de régulation 10 se poursuit avec une deuxième étape 120. The regulation method 10, once the initialization phase has been carried out, first checks whether the overheating T1 of the refrigerant fluid is greater than, less than or equal to the minimum overheating threshold Tsh. If the superheat T1 of the refrigerant fluid is greater than the minimum superheat threshold Tsh, the regulation method 10 continues with a first step 110. If the superheat T1 of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold Tsh, the regulation method 10 continues with a second step 120.
La première étape 110 comprend notamment une première opération 101 d’ouverture progressive du premier organe de détente et d’augmentation de la vitesse de rotation N du dispositif de compression. Lorsque le premier organe de détente est ouvert, le fluide réfrigérant circule donc dans la première branche et traverse le premier échangeur thermique afin de refroidir le fluide caloporteur et donc de répondre au besoin de refroidissement de l’élément électrique ou électronique. L’ouverture du premier organe de détente est accompagnée par l’augmentation de la vitesse de rotation N du dispositif de compression afin de répondre à l’augmentation de débit de fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant suite à l’ouverture du premier organe de détente. The first step 110 includes in particular a first operation 101 of progressive opening of the first expansion device and of increasing the speed of rotation N of the compression device. When the first expansion device is open, the refrigerant fluid therefore circulates in the first branch and passes through the first heat exchanger in order to cool the heat transfer fluid and therefore meet the need for cooling of the electrical or electronic element. The opening of the first expansion member is accompanied by the increase in the speed of rotation N of the compression device in order to respond to the increase in the flow rate of refrigerant fluid circulating in the refrigerant circuit following the opening of the first organ of relaxation.
Une fois cette première opération 101 effectuée, la première étape 110 se poursuit par une série de vérifications assurant que la première opération 101 n’a pas entraîné de dysfonctionnements collatéraux au sein du circuit de fluide réfrigérant. Once this first operation 101 has been carried out, the first step 110 continues with a series of checks ensuring that the first operation 101 has not led to any collateral malfunctions within the refrigerant fluid circuit.
Dans un premier lieu, il est important de s’assurer que la surchauffe Tl du fluide réfrigérant est toujours supérieure au seuil minimal de surchauffe Tsh. Cette vérification permet de s’assurer si le fluide réfrigérant traversant le premier échangeur thermique est entièrement évaporé, la première branche contournant le dispositif d’accumulation et ne tolérant donc pas d’évaporation partielle du fluide réfrigérant. Le seuil minimal de surchauffe Tsh peut par exemple correspondre à une température de 5°C supérieure à la température de saturation du fluide réfrigérant, et ce afin d’avoir la certitude que l’évaporation est totale. Firstly, it is important to ensure that the superheat Tl of the refrigerant fluid is always greater than the minimum superheat threshold Tsh. This verification makes it possible to ensure whether the refrigerant fluid passing through the first heat exchanger is completely evaporated, the first branch bypassing the accumulation device and therefore not tolerating partial evaporation of the refrigerant fluid. The minimum overheating threshold Tsh can for example correspond to a temperature 5°C higher than the saturation temperature of the refrigerant fluid, in order to be certain that evaporation is total.
Si la surchauffe Tl du fluide réfrigérant est inférieure ou égale au seuil minimal de surchauffe Tsh, alors le procédé de régulation 10 se poursuit avec la deuxième étape 120 qui sera décrite par la suite. Si la surchauffe Tl du fluide réfrigérant est strictement supérieure au seuil minimal de surchauffe Tsh, alors la première étape 110 peut se poursuivre avec la vérification de l’atteinte ou non du besoin de refroidissement BR de l’élément électrique ou électronique. If the overheating T1 of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold Tsh, then the regulation method 10 continues with the second step 120 which will be described later. If the overheating Tl of the refrigerant fluid is strictly greater than the minimum overheating threshold Tsh, then the first step 110 can continue with the verification of whether or not the cooling requirement BR of the electrical or electronic element has been met.
Si le besoin de refroidissement BR est atteint, alors le procédé de régulation 10 est stoppée via une phase de fin 103. A chaque fois que le procédé de régulation 10 atteint la phase de fin 103, les paramètres du circuit de fluide réfrigérant sont alors figés. Si le besoin de refroidissement BR n’est pas atteint, alors la première étape se poursuit avec la vérification de la vitesse de rotation N du dispositif de compression. If the need for cooling BR is reached, then the regulation process 10 is stopped via an end phase 103. Each time the regulation process 10 reaches the end phase 103, the parameters of the refrigerant circuit are then frozen . If the cooling requirement BR is not reached, then the first step continues with the verification of the rotational speed N of the compression device.
Si la vitesse de rotation N a atteint la vitesse seuil maximale de rotation Nmax, cela signifie que le dispositif de compression ne peut plus tolérer d’augmentation de débit du fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant. Le procédé de régulation 10 transite donc vers la phase de fin 103 malgré le fait que le besoin de refroidissement n’est pas atteint. If the rotational speed N has reached the maximum rotational threshold speed Nmax, this means that the compression device can no longer tolerate an increase in the flow rate of the refrigerant fluid within the refrigerant circuit. The regulation process 10 therefore transits towards the end phase 103 despite the fact that the need for cooling has not been reached.
Si la vitesse de rotation N est toujours inférieure à la vitesse seuil maximale de rotation Nmax, le procédé de régulation 10 peut se poursuivre étant donné que la vitesse de rotation N du dispositif de compression peut encore être augmentée. A ce stade, deux alternatives sont possibles en fonction de l’activité du mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule. If the speed of rotation N is still lower than the maximum threshold speed of rotation Nmax, the regulation method 10 can continue since the speed of rotation N of the compression device can still be increased. At this stage, two alternatives are possible depending on the activity of the vehicle passenger compartment cooling mode.
Si le mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule est inactif, alors les vérifications sont terminées, et la première étape 110 peut se poursuivre avec une nouvelle première opération 101 d’ouverture progressive du premier organe de détente et d’augmentation de la vitesse de rotation N du dispositif de compression, puis de nouveau l’application des vérifications suscitées.If the vehicle interior cooling mode is inactive, then the checks are completed, and the first step 110 can continue with a new first operation 101 of progressive opening of the first expansion device and increase in speed. of rotation N of the compression device, then again the application of the aforementioned checks.
Si le mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule est actif, alors il est également nécessaire de vérifier si l’ouverture du premier organe de détente n’a pas perturbé le confort de l’habitacle du véhicule. Ainsi, la température d’air conditionnée T2 est comparée à la température seuil de confort Tconf. Si la température d’air conditionnée T2 est inférieure ou égale à la température seuil de confort, alors la demande de confort dans l’habitacle du véhicule est satisfaite. Les vérifications sont donc terminées, et la première étape 110 peut se poursuivre avec une nouvelle première opération 101 d’ouverture progressive du premier organe de détente et d’augmentation de la vitesse de rotation N du dispositif de compression, puis de nouveau l’application des vérifications suscitées. If the mode of cooling the passenger compartment of the vehicle is active, then it is also necessary to check whether the opening of the first expansion member has not disturbed the comfort of the passenger compartment of the vehicle. Thus, the conditioned air temperature T2 is compared with the comfort threshold temperature Tconf. If the air conditioning temperature T2 is less than or equal to the comfort threshold temperature, then the demand for comfort in the passenger compartment of the vehicle is satisfied. The checks are therefore complete, and the first step 110 can continue with a new first operation 101 of progressive opening of the first expansion device and increase of the speed of rotation N of the compression device, then again the application of the aforementioned verifications.
Si la température d’air conditionnée T2 est supérieure à la température seuil de confort Tconf, cela signifie que la demande de confort dans l’habitacle du véhicule n’est pas satisfaite. La première étape se poursuit alors avec une première phase de fermeture 104, qui consiste en une fermeture progressive du premier organe de détente afin de réduire le débit de fluide réfrigérant circulant dans la première branche et donc d’augmenter le débit de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche afin de réduite la température du flux d’air intérieur. Une fois cette première phase de fermeture 104 effectuée, la comparaison entre la température d’air conditionnée T2 et la température seuil de confort Tconf est de nouveau vérifiée. La première étape 110 enchaîne les premières phases de fermeture 104 tant que la température d’air conditionnée T2 est supérieure à la température seuil de confort Tconf. Une fois la température d’air conditionnée T2 inférieure ou égale à la température seuil de confort Tconf, la première étape 110 peut se poursuivre avec une nouvelle première opération 101 d’ouverture progressive du premier organe de détente et d’augmentation de la vitesse de rotation N du dispositif de compression. If the air conditioning temperature T2 is higher than the comfort threshold temperature Tconf, this means that the comfort request in the passenger compartment of the vehicle is not satisfied. The first step then continues with a first closing phase 104, which consists of a progressive closing of the first expansion device in order to reduce the flow rate of refrigerant fluid circulating in the first branch and therefore to increase the flow rate of refrigerant fluid circulating in the third branch to reduce the temperature of the interior air flow. Once this first closing phase 104 has been carried out, the comparison between the conditioned air temperature T2 and the comfort threshold temperature Tconf is checked again. The first step 110 connects the first closing phases 104 as long as the air conditioning temperature T2 is higher than the comfort threshold temperature Tconf. Once the conditioned air temperature T2 is less than or equal to the comfort threshold temperature Tconf, the first step 110 can continue with a new first operation 101 of progressive opening of the first expansion device and increase of the speed of rotation N of the compression device.
Lorsqu’au cours de la première étape 110, la surchauffe Tl du fluide réfrigérant est inférieure ou égale au seuil minimal de surchauffe Tsh, cela signifie qu’il y a un risque d’évaporation partielle au sein de la première branche. Afin d’éviter cela, le procédé de régulation 10 bascule vers la deuxième étape 120 et effectue une deuxième opération 102 d’ouverture progressive du deuxième organe de détente et d’augmentation de la vitesse de rotation N du dispositif de compression. Le fluide réfrigérant circule alors au sein de la deuxième branche afin d’éviter que l’évaporation du fluide réfrigérant soit incomplète au niveau de la première branche. When during the first step 110, the overheating Tl of the refrigerant fluid is less than or equal to the minimum overheating threshold Tsh, this means that there is a risk of partial evaporation within the first branch. In order to avoid this, the regulation method 10 switches to the second step 120 and performs a second operation 102 of progressive opening of the second expansion device and of increasing the speed of rotation N of the compression device. The refrigerant fluid then circulates within the second branch in order to prevent the evaporation of the refrigerant fluid from being incomplete at the level of the first branch.
La deuxième opération 102 est identique à la première opération 101, à l’exception que c’est le deuxième organe de détente qui est ouvert au lieu du premier organe de détente. Ainsi, le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur thermique, ce qui permet au fluide caloporteur d’être refroidi simultanément par le premier échangeur thermique et par le deuxième échangeur thermique. The second operation 102 is identical to the first operation 101, except that it is the second trigger member which is opened instead of the first trigger member. Thus, the refrigerant passes through the second heat exchanger, which allows the heat transfer fluid to be cooled simultaneously by the first heat exchanger and by the second heat exchanger.
Une fois la deuxième opération 102 effectuée, la succession de vérifications de la deuxième étape 120 est sensiblement similaire aux vérifications effectuées lors de la première étape 110. Il n’est toutefois pas nécessaire de contrôler la température du fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur thermique étant donné que le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche passe par le dispositif d’accumulation. Once the second operation 102 has been performed, the succession of verifications of the second step 120 is substantially similar to the verifications carried out during the first step 110. However, it is not necessary to control the temperature of the refrigerant fluid at the outlet of the second heat exchanger given that the refrigerant fluid circulating in the second branch passes through the accumulation device.
En revanche, il est toujours vérifié si le besoin de refroidissement est atteint et si la vitesse seuil maximale de rotation du dispositif de compression est atteinte. Si le besoin de refroidissement est atteint ou si la vitesse seuil maximale de rotation du dispositif de compression est atteinte, alors le procédé de régulation 10 transite vers la phase de fin 103. Si le besoin de refroidissement n’est pas atteint, si la vitesse seuil maximale de rotation du dispositif de compression n’est pas atteinte et si le mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule est inactif, alors la deuxième opération 102 est renouvelée. On the other hand, it is always checked if the need for cooling is reached and if the maximum threshold speed of rotation of the compression device is reached. If the need for cooling is reached or if the maximum threshold speed of rotation of the compression device is reached, then the regulation method 10 passes to the end phase 103. If the need for cooling is not reached, if the speed maximum rotation threshold of the compression device is not reached and if the vehicle passenger compartment cooling mode is inactive, then the second operation 102 is repeated.
Si le mode de refroidissement est actif, alors, tout comme pour la première étape 110, la température d’air conditionnée T2 est comparée à la température seuil de confort Tconf. La différence avec la première étape 110 réside dans le fait que lorsque la température d’air conditionnée T2 est supérieure à la température seuil de confort Tconf lors de la deuxième étape 120, alors c’est une deuxième phase de fermeture 105 qui est effectuée, où c’est le deuxième organe de détente qui est progressivement refermé et non le premier organe de détente. If the cooling mode is active, then, as for the first step 110, the air conditioning temperature T2 is compared to the comfort threshold temperature Tconf. The difference with the first step 110 lies in the fact that when the conditioned air temperature T2 is higher than the comfort threshold temperature Tconf during the second step 120, then a second closing phase 105 is performed, where it is the second expansion member which is gradually closed and not the first expansion member.
Une fois cette deuxième phase de fermeture 105 effectuée, la comparaison entre la température d’air conditionnée T2 et la température seuil de confort Tconf est de nouveau vérifiée. La deuxième étape 120 enchaîne les deuxièmes phases de fermeture 105 tant que la température d’air conditionnée T2 est supérieure à la température seuil de confort Tconf. Une fois la température d’air conditionnée T2 inférieure ou égale à la température seuil de confort Tconf, la deuxième étape 120 peut se poursuivre avec une nouvelle deuxième opération 102 d’ouverture progressive du deuxième organe de détente et d’augmentation de la vitesse de rotation N du dispositif de compression.Once this second closing phase 105 has been performed, the comparison between the conditioned air temperature T2 and the comfort threshold temperature Tconf is checked again. The second step 120 connects the second closing phases 105 as long as the conditioned air temperature T2 is higher than the comfort threshold temperature Tconf. Once the conditioned air temperature T2 is less than or equal to the comfort threshold temperature Tconf, the second step 120 can continue with a new second operation 102 of progressive opening of the second expansion member and increase of the speed of rotation N of the compression device.
Le procédé de régulation 10 se poursuit de la sorte tant qu’il n’atteint pas la phase de fin 103. The regulation process 10 continues in this way until it reaches the end phase 103.
Les figures 3 et 4 représentent la circulation du fluide réfrigérant FR lorsque le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne selon le mode de refroidissement de l’habitacle du véhicule, respectivement lors de la première étape et de la deuxième étape du procédé de régulation. Dans ce mode de fonctionnement, les évènements représentés en pointillées sur le logigramme de la figure 2 sont appliqués. La première vanne 61 et la deuxième vanne 62 sont fermées, rendant inaccessibles la quatrième branche 51 et la cinquième branche 52.Figures 3 and 4 show the circulation of the refrigerant FR when the refrigerant circuit 2 operates according to the cooling mode of the passenger compartment of the vehicle, respectively during the first step and the second step of the regulation method. In this mode of operation, the events represented in dotted lines on the logic diagram of FIG. 2 are applied. The first valve 61 and the second valve 62 are closed, making the fourth branch 51 and the fifth branch 52 inaccessible.
Sur la figure 3, le fluide réfrigérant FR est mis en circulation au sein de la branche principale 6 et est compressé à haute pression par le dispositif de compression 27. Le fluide réfrigérant FR traverse ensuite le troisième échangeur de chaleur 23 sans influer sur la température du flux d’air intérieur 5 grâce aux volets de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation précédemment évoqués. In FIG. 3, the refrigerant fluid FR is circulated within the main branch 6 and is compressed at high pressure by the compression device 27. The refrigerant fluid FR then passes through the third heat exchanger 23 without influencing the temperature. of the interior air flow 5 thanks to the flaps of the ventilation, heating and/or air conditioning installation mentioned above.
Le fluide réfrigérant FR atteint alors le dispositif de détente 16 qui laisse passer le fluide réfrigérant FR sans détendre celui-ci. Le fluide réfrigérant FR poursuit sa circulation dans la branche principale 6 en traversant le premier échangeur de chaleur 21 puis le quatrième échangeur de chaleur 24 au sein desquels le fluide réfrigérant FR est refroidi et au moins partiellement condensé par le flux d’air extérieur 4. The refrigerant fluid FR then reaches the expansion device 16 which allows the refrigerant fluid FR to pass without expanding the latter. The refrigerant fluid FR continues its circulation in the main branch 6 by crossing the first heat exchanger 21 then the fourth heat exchanger 24 in which the refrigerant fluid FR is cooled and at least partially condensed by the flow of outside air 4.
Le fluide réfrigérant FR circule ensuite jusqu’au premier point de divergence 31 et se sépare en deux fractions. Une première fraction circule au sein de la première branche 7 dans le but de refroidir le fluide caloporteur qui lui- même va refroidir l’élément électrique ou électronique 25, tandis qu’une deuxième fraction circule dans la troisième branche 9 dans le but de refroidir le flux d’air intérieur 5 afin que celui-ci refroidisse l’habitacle du véhicule.The refrigerant FR then circulates to the first point of divergence 31 and separates into two fractions. A first fraction circulates within the first branch 7 in order to cool the heat transfer fluid which itself will cool the electrical or electronic element 25, while a second fraction circulates in the third branch 9 in order to cool the interior air flow 5 so that it cools the passenger compartment of the vehicle.
La première fraction de fluide réfrigérant FR est donc détendue par le premier organe de détente 13 qui est au moins partiellement ouvert lors de la première étape du procédé de régulation, puis traverse le premier échangeur thermique il. Parallèlement à cela, la pompe 26 permet de mettre en circulation le fluide caloporteur du circuit de fluide caloporteur 3 afin que l’échange de chaleur puisse être opéré au niveau du premier échangeur thermique 11. Le fluide caloporteur est alors refroidi, et peut alors refroidir l’élément électrique ou électronique 25 avant de rejoindre de nouveau la pompe 26. En sortie du premier échangeur thermique 11, le fluide réfrigérant FR rejoint ensuite le premier point de convergence 41 en contournant le dispositif d’accumulation 17 et est de nouveau compressé par le dispositif de compression 27. The first fraction of refrigerant FR is therefore expanded by the first expansion member 13 which is at least partially open during the first step of the regulation process, then passes through the first exchanger thermal it. Parallel to this, the pump 26 makes it possible to circulate the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit 3 so that the heat exchange can be carried out at the level of the first heat exchanger 11. The heat transfer fluid is then cooled, and can then cool the electrical or electronic element 25 before rejoining the pump 26 again. On leaving the first heat exchanger 11, the refrigerant fluid FR then joins the first convergence point 41 bypassing the accumulation device 17 and is again compressed by the compression device 27.
La deuxième fraction de fluide réfrigérant FR circulant dans la troisième branche 9 est détendue par le troisième organe de détente 15, puis traverse le deuxième échangeur de chaleur 22 afin de refroidir le flux d’air intérieur 5.The second fraction of refrigerant fluid FR circulating in the third branch 9 is expanded by the third expansion device 15, then passes through the second heat exchanger 22 in order to cool the interior air flow 5.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur 22, le fluide réfrigérant FR rejoint ensuite la deuxième branche 8 au niveau du deuxième point de convergence 42, circule au sein du dispositif d’accumulation 17 où une potentielle fraction liquide de fluide réfrigérant FR y est retenue, puis rejoint la branche principale 6 via le premier point de convergence 41 avant d’être de nouveau compressé par le dispositif de compression 27. At the outlet of the second heat exchanger 22, the refrigerant fluid FR then joins the second branch 8 at the level of the second point of convergence 42, circulates within the accumulation device 17 where a potential liquid fraction of refrigerant fluid FR is retained there, then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
Sur la figure 4, la circulation du fluide réfrigérant FR est celle correspondant à la deuxième étape du procédé de régulation. La circulation du fluide réfrigérant FR est donc identique à l’exception du fait que le fluide réfrigérant FR circule également dans la deuxième branche 8, le deuxième organe de détente 14 étant ouvert lors de la deuxième étape du procédé de régulation. Ainsi, lorsque le fluide réfrigérant FR circule au sein de la branche principale 6 jusqu’au deuxième point de divergence 32, une fraction supplémentaire de fluide réfrigérant FR circule dans la deuxième branche 8, est détendue par le deuxième organe de détente 14 puis traverse le deuxième échangeur thermique 12 afin de refroidir le fluide caloporteur au sein du circuit de fluide caloporteur 3, et ce afin d’améliorer le refroidissement de l’élément électrique ou électronique 25. In FIG. 4, the circulation of the refrigerant fluid FR is that corresponding to the second step of the regulation process. The circulation of the refrigerant fluid FR is therefore identical except for the fact that the refrigerant fluid FR also circulates in the second branch 8, the second expansion device 14 being open during the second step of the regulation method. Thus, when the refrigerant fluid FR circulates within the main branch 6 as far as the second point of divergence 32, an additional fraction of refrigerant fluid FR circulates in the second branch 8, is expanded by the second expansion device 14 then passes through the second heat exchanger 12 in order to cool the heat transfer fluid within the heat transfer fluid circuit 3, and this in order to improve the cooling of the electrical or electronic element 25.
En sortie du deuxième échangeur thermique 12, la circulation du fluide réfrigérant FR se poursuit dans la deuxième branche 8 jusqu’au dispositif d’accumulation 17 où une potentielle fraction liquide de fluide réfrigérant FR y est retenue. Le fluide réfrigérant FR rejoint ensuite la branche principale 6 via le premier point de convergence 41 avant d’être de nouveau compressé par le dispositif de compression 27. At the outlet of the second heat exchanger 12, the circulation of the refrigerant fluid FR continues in the second branch 8 as far as the device accumulation 17 where a potential liquid fraction of refrigerant FR is retained there. The refrigerant FR then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
Les figures 5 et 6 représentent la circulation du fluide réfrigérant FR lorsque le circuit de fluide réfrigérant 2 fonctionne selon le mode de chauffage de l’habitacle du véhicule, respectivement lors de la première étape et de la deuxième étape du procédé de régulation. Dans ce mode de fonctionnement, le refroidissement de l’habitacle du véhicule est inactif. Les évènements représentés en pointillées sur le logigramme de la figure 2 ne sont donc pas appliqués. La première vanne 61 et la deuxième vanne 62 sont ouvertes, rendant accessibles la quatrième branche 51 et la cinquième branche 52.FIGS. 5 and 6 represent the circulation of the refrigerant FR when the refrigerant circuit 2 operates according to the heating mode of the passenger compartment of the vehicle, respectively during the first stage and the second stage of the regulation process. In this operating mode, the cooling of the vehicle interior is inactive. The events shown in dotted lines on the flowchart of FIG. 2 are therefore not applied. The first valve 61 and the second valve 62 are open, making the fourth branch 51 and the fifth branch 52 accessible.
Sur la figure 5, le fluide réfrigérant FR est mis en circulation au sein de la branche principale 6 et est compressé à haute pression par le dispositif de compression 27. Le fluide réfrigérant FR traverse ensuite le troisième échangeur de chaleur 23 à haute température, permettant ainsi de chauffer le flux d’air intérieur 5 afin que celui-ci y soit envoyé dans l’habitacle du véhicule pour chauffer ce dernier. In FIG. 5, the refrigerant fluid FR is circulated within the main branch 6 and is compressed at high pressure by the compression device 27. The refrigerant fluid FR then passes through the third heat exchanger 23 at high temperature, allowing thus to heat the interior air flow 5 so that the latter is sent therein into the passenger compartment of the vehicle in order to heat the latter.
Le fluide réfrigérant FR atteint alors le quatrième point de divergence 34. La deuxième vanne 62 étant ouverte, une première fraction de fluide réfrigérant FR passe par la cinquième branche 52 tandis qu’une deuxième fraction poursuit sa circulation dans la branche principale 6. The refrigerant fluid FR then reaches the fourth point of divergence 34. The second valve 62 being open, a first fraction of refrigerant fluid FR passes through the fifth branch 52 while a second fraction continues its circulation in the main branch 6.
La première fraction passe par la cinquième branche 52 et rejoint la branche principale 6 par le troisième point de convergence 43 en contournant le premier échangeur de chaleur 21 et le quatrième échangeur de chaleur 24. La première fraction circule ensuite jusqu’au premier point de divergence 31 et circule exclusivement au sein de la première branche 7, l’accès à la troisième branche 9 étant bloquée par le troisième organe de détente 15 entièrement fermé. The first fraction passes through the fifth branch 52 and joins the main branch 6 via the third point of convergence 43 bypassing the first heat exchanger 21 and the fourth heat exchanger 24. The first fraction then circulates to the first point of divergence 31 and circulates exclusively within the first branch 7, access to the third branch 9 being blocked by the third trigger member 15 completely closed.
La première fraction est donc détendue par le premier organe de détente 13 qui est au moins partiellement ouvert lors de la première étape du procédé de régulation, puis traverse le premier échangeur thermique 11. Parallèlement à cela, la pompe 26 permet de mettre en circulation le fluide caloporteur du circuit de fluide caloporteur 3 afin que l’échange de chaleur puisse être opéré au niveau du premier échangeur thermique 11. Le fluide caloporteur est alors refroidi, et peut alors refroidir l’élément électrique ou électronique 25 avant de rejoindre de nouveau la pompe 26. En sortie du premier échangeur thermique 11, le fluide réfrigérant FR rejoint ensuite le premier point de convergence 41 en contournant le dispositif d’accumulation 17 et est de nouveau compressé par le dispositif de compression 27. The first fraction is therefore expanded by the first expansion member 13 which is at least partially open during the first step of the regulation process, then passes through the first heat exchanger 11. Parallel to this, the pump 26 makes it possible to circulate the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit 3 so that the heat exchange can be operated at the level of the first heat exchanger 11. The heat transfer fluid is then cooled, and can then cool the electrical or electronic element 25 before rejoining the pump 26 again. On leaving the first heat exchanger 11, the refrigerant fluid FR then joins the first convergence point 41 bypassing the accumulation device 17 and is again compressed by the device compression 27.
Concernant la deuxième fraction de fluide réfrigérant FR s’étant formée au niveau du quatrième point de divergence 34, celle-ci poursuit sa circulation dans la branche principale 6, est détendue par le dispositif de détente 16, puis traverse le premier échangeur de chaleur 21 au sein duquel le flux d’air extérieur 4 est refroidi par le fluide réfrigérant FR détendu. En sortie du premier échangeur de chaleur 21, le fluide réfrigérant FR atteint le troisième point de divergence 33. La première vanne 61 étant ouverte, le fluide réfrigérant FR circule au sein de la quatrième branche 51, et rejoint directement le deuxième point de convergence 42. Le fluide réfrigérant FR circule ensuite au sein du dispositif d’accumulation 17 où une potentielle fraction liquide de fluide réfrigérant FR y est retenue, puis rejoint la branche principale 6 via le premier point de convergence 41 avant d’être de nouveau compressé par le dispositif de compression 27. Concerning the second fraction of refrigerant fluid FR having formed at the level of the fourth point of divergence 34, the latter continues its circulation in the main branch 6, is expanded by the expansion device 16, then passes through the first heat exchanger 21 in which the external air flow 4 is cooled by the expanded refrigerant FR. At the outlet of the first heat exchanger 21, the refrigerant FR reaches the third point of divergence 33. The first valve 61 being open, the refrigerant FR circulates within the fourth branch 51, and directly joins the second point of convergence 42 The refrigerant fluid FR then circulates within the accumulation device 17 where a potential liquid fraction of refrigerant fluid FR is retained there, then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
Sur la figure 6, la circulation du fluide réfrigérant FR est celle correspondant à la deuxième étape du procédé de régulation. La circulation du fluide réfrigérant FR est donc identique à l’exception du fait que le fluide réfrigérant FR circule également dans la deuxième branche 8, le deuxième organe de détente 14 étant ouvert lors de la deuxième étape du procédé de régulation. Ainsi, lorsque le fluide réfrigérant FR circule au sein de la cinquième branche 52 puis rejoint la branche principale 6 et circule jusqu’au deuxième point de divergence 32, une fraction supplémentaire de fluide réfrigérant FR circule dans la deuxième branche 8, est détendue par le deuxième organe de détente 14 puis traverse le deuxième échangeur thermique 12 afin de refroidir le fluide caloporteur au sein du circuit de fluide caloporteur 3, et ce afin d’améliorer le refroidissement de l’élément électrique ou électronique 25. En sortie du deuxième échangeur thermique 12, la circulation du fluide réfrigérant FR se poursuit dans la deuxième branche 8 jusqu’au dispositif d’accumulation 17 où une potentielle fraction liquide de fluide réfrigérant FR y est retenue. Le fluide réfrigérant FR rejoint ensuite la branche principale 6 via le premier point de convergence 41 avant d’être de nouveau compressé par le dispositif de compression 27. In FIG. 6, the circulation of the refrigerant fluid FR is that corresponding to the second step of the regulation method. The circulation of the refrigerant FR is therefore identical except for the fact that the refrigerant FR also circulates in the second branch 8, the second expansion member 14 being open during the second step of the regulation method. Thus, when the refrigerant fluid FR circulates within the fifth branch 52 then joins the main branch 6 and circulates as far as the second point of divergence 32, an additional fraction of refrigerant fluid FR circulates in the second branch 8, is expanded by the second expansion device 14 then passes through the second heat exchanger 12 in order to cool the heat transfer fluid within the heat transfer fluid circuit 3, and this in order to improve the cooling of the electrical or electronic element 25. At the outlet of the second heat exchanger 12, the circulation of the refrigerant fluid FR continues in the second branch 8 as far as the accumulation device 17 where a potential liquid fraction of refrigerant fluid FR is retained there. The refrigerant FR then joins the main branch 6 via the first convergence point 41 before being compressed again by the compression device 27.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un procédé de régulation thermique d’un circuit de fluide réfrigérant permettant d’optimiser le refroidissement d’un élément électrique ou électronique sans entraîner de dysfonctionnements collatéraux. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, elles comprennent un procédé de régulation conforme à l’invention. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention. The invention, as it has just been described, achieves the goal it had set itself, and makes it possible to propose a process for thermal regulation of a refrigerant circuit making it possible to optimize the cooling of an electrical or electronic component without causing collateral malfunctions. Variants not described here could be implemented without departing from the context of the invention, provided that, in accordance with the invention, they comprise a regulation method in accordance with the invention.

Claims

REVENDICATIONS l- Procédé de régulation (îo) d’un circuit de fluide réfrigérant (2), parcouru par un fluide réfrigérant (FR), pour véhicule comprenant une branche principale (6), une première branche (7) et une deuxième branche (8) toutes deux en série de la branche principale (6), la branche principale (6) comprenant au moins un dispositif de compression (27) du fluide réfrigérant (FR) et un premier échangeur de chaleur (21) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant (FR) et un premier fluide, le dispositif de compression (27) étant apte à être entraîné en rotation jusqu’à une vitesse seuil maximale de rotation (Nmax), la première branche (7) comprenant au moins un premier échangeur thermique (11) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant (FR) et un fluide caloporteur parcourant un circuit de fluide caloporteur (3), la deuxième branche (8) comprenant au moins un deuxième échangeur thermique (12) configuré pour opérer un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant (FR) et le fluide caloporteur du circuit de fluide caloporteur (3), la deuxième branche (8) comprenant en outre un dispositif d’accumulation (17) du fluide réfrigérant (FR), la première branche (7) et la deuxième branche (8) étant en parallèle et se joignant en un premier point de convergence (41) disposé en aval du dispositif d’accumulation (17) et en amont du dispositif de compression (27), la première branche (7) et la deuxième branche (8) comprenant respectivement un premier organe de détente (13) et un deuxième organe de détente (14) respectivement agencés en amont du premier échangeur thermique (11) et en amont du deuxième échangeur thermique (12), le circuit de fluide réfrigérant (2) étant configuré pour abaisser la température du fluide caloporteur afin de répondre à un besoin de refroidissement (BR) d’un élément électrique ou électronique (25) traité thermiquement par le circuit de fluide caloporteur (3), le circuit de fluide réfrigérant (2) étant configuré pour autoriser une surchauffe (Tl) du fluide réfrigérant (FR) supérieure à un seuil minimal de surchauffe (Tsh), caractérisé en ce qu’au cours dudit procédé de régulation (10) : CLAIMS l- A method of regulating (io) a refrigerant circuit (2), traversed by a refrigerant fluid (FR), for a vehicle comprising a main branch (6), a first branch (7) and a second branch ( 8) both in series with the main branch (6), the main branch (6) comprising at least one device (27) for compressing the refrigerant fluid (FR) and a first heat exchanger (21) configured to perform an exchange of heat between the refrigerant fluid (FR) and a first fluid, the compression device (27) being capable of being driven in rotation up to a maximum rotation threshold speed (Nmax), the first branch (7) comprising at least a first heat exchanger (11) configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid (FR) and a heat transfer fluid flowing through a heat transfer fluid circuit (3), the second branch (8) comprising at least a second heat exchanger (12 ) configured to operate an exchange e of heat between the refrigerant fluid (FR) and the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit (3), the second branch (8) further comprising a device (17) for accumulating the refrigerant fluid (FR), the first branch (7) and the second branch (8) being in parallel and joining at a first point of convergence (41) disposed downstream of the accumulation device (17) and upstream of the compression device (27), the first branch (7) and the second branch (8) respectively comprising a first expansion member (13) and a second expansion member (14) respectively arranged upstream of the first heat exchanger (11) and upstream of the second heat exchanger (12) , the coolant circuit (2) being configured to lower the temperature of the heat transfer fluid in order to meet a cooling requirement (BR) of an electrical or electronic element (25) heat treated by the heat transfer fluid circuit (3) , the refrigerant circuit t (2) being configured to authorize overheating (Tl) of the refrigerant fluid (FR) greater than a minimum overheating threshold (Tsh), characterized in that during said regulation process (10):
- à une première étape (110), on ouvre le premier organe de détente (13) et on augmente la vitesse de rotation (N) du dispositif de compression (27) tant que la surchauffe (Tl) du fluide réfrigérant (FR) est supérieure au seuil minimal de surchauffe (Tsh) et/ou que le besoin de refroidissement (BR) de l’élément électrique ou électronique (25) n’est pas atteint, - in a first step (110), the first expansion member (13) is opened and the speed of rotation (N) of the compression device (27) is increased that the superheat (Tl) of the refrigerant fluid (FR) is greater than the minimum superheat threshold (Tsh) and/or that the cooling requirement (BR) of the electrical or electronic element (25) is not reached,
- à une deuxième étape (120), si la surchauffe (Tl) du fluide réfrigérant (FR) est inférieure ou égale au seuil minimal de surchauffe (Tsh), on ouvre le deuxième organe de détente (14) et on augmente la vitesse de rotation (N) du dispositif de compression (27) tant que le besoin de refroidissement (BR) de l’élément électrique ou électronique (25) n’est pas atteint et que le dispositif de compression (27) n’a pas atteint la vitesse seuil maximale de rotation (Nmax). - in a second step (120), if the overheating (Tl) of the refrigerant fluid (FR) is less than or equal to the minimum overheating threshold (Tsh), the second expansion device (14) is opened and the speed of rotation (N) of the compression device (27) as long as the cooling requirement (BR) of the electrical or electronic element (25) has not been reached and the compression device (27) has not reached the maximum rotation threshold speed (Nmax).
2- Procédé de régulation (10) selon la revendication 1, au cours duquel, lors de la première étape (110), la vitesse de rotation (N) du dispositif de compression (27) ainsi qu’un degré d’ouverture du premier organe de détente (13) sont figés lorsque le besoin de refroidissement (BR) est atteint. 3- Procédé de régulation (10) selon la revendication 1 ou 2, au cours duquel, lors de la deuxième étape (120), la vitesse de rotation (N) du dispositif de compression (27) ainsi qu’un degré d’ouverture du premier organe de détente (13) et du deuxième organe de détente (14) sont figés lorsque le besoin de refroidissement (BR) est atteint. 4- Procédé de régulation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, au cours duquel le seuil minimal de surchauffe (Tsh) correspond à une température de 5°C plus élevée qu’une température de saturation du fluide réfrigérant. 2- Control method (10) according to claim 1, during which, during the first step (110), the speed of rotation (N) of the compression device (27) as well as a degree of opening of the first expansion device (13) are frozen when the cooling requirement (BR) is reached. 3- Regulation method (10) according to claim 1 or 2, during which, during the second step (120), the speed of rotation (N) of the compression device (27) as well as a degree of opening of the first expansion member (13) and of the second expansion member (14) are frozen when the cooling requirement (BR) is reached. 4- Control method (10) according to any one of the preceding claims, during which the minimum overheating threshold (Tsh) corresponds to a temperature 5°C higher than a saturation temperature of the refrigerant fluid.
5- Procédé de régulation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, au cours duquel, lors de la première étape (110), un degré d’ouverture du premier organe de détente (13) est figé lorsque le dispositif de compression (27) atteint la vitesse seuil maximale de rotation (Nmax). 5- Control method (10) according to any one of the preceding claims, during which, during the first step (110), a degree of opening of the first expansion member (13) is fixed when the compression device (27) reaches the maximum rotation threshold speed (Nmax).
6- Procédé de régulation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, au cours duquel, lors de la deuxième étape (120), un degré d’ouverture du premier organe de détente (13) et du deuxième organe de détente (14) est figé lorsque le dispositif de compression (27) atteint la vitesse seuil maximale de rotation (Nmax). 7- Procédé de régulation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, au cours duquel le fluide réfrigérant (FR) circule au sein d’une troisième branche (9) en série de la branche principale (6) et en parallèle de la première branche (7) et de la deuxième branche (8), la troisième branche (9) comprenant au moins un deuxième échangeur de chaleur (22) configuré pour opérer un échange de chaleur avec un flux d’air intérieur (5) envoyé dans un habitacle du véhicule, la troisième branche (9) comprenant en outre un capteur de température (19) configuré pour relever une température du flux d’air intérieur (5) en sortie du deuxième échangeur de chaleur (22). 8 Procédé de régulation (10) selon la revendication précédente, au cours duquel, lors de la première étape (110), on ferme le premier organe de détente (13) tant que la température du flux d’air intérieur (5) mesurée par le capteur de température (19) est supérieure à une température seuil de confort (Tconf). 9- Procédé de régulation (10) selon la revendication 7 ou 8, au cours duquel, lors de la deuxième étape (120), on ferme le deuxième organe de détente (14) tant que la température du flux d’air intérieur (5) mesurée par le capteur de température (19) est supérieure à une température seuil de confort (Tconf). 10- Circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant une branche principale (6) pourvue d’un dispositif de compression (27) et d’un premier échangeur de chaleur (21), une première branche (7) comprenant un premier organe de détente (13) et un premier échangeur thermique (11), une deuxième branche (8) comprenant un deuxième organe de détente (14), un deuxième échangeur thermique (12) et un dispositif d’accumulation (17), ledit circuit de fluide réfrigérant (2) mettant en œuvre un procédé de régulation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes. 6- control method (10) according to any one of the preceding claims, during which, during the second step (120), a degree of opening of the first expansion member (13) and of the second expansion member ( 14) is frozen when the compression device (27) reaches the maximum rotation threshold speed (Nmax). 7- Control method (10) according to any one of the preceding claims, during which the refrigerant fluid (FR) circulates within a third branch (9) in series with the main branch (6) and in parallel with the first branch (7) and the second branch (8), the third branch (9) comprising at least one second heat exchanger (22) configured to operate a heat exchange with an interior air flow (5) sent in a passenger compartment of the vehicle, the third branch (9) further comprising a temperature sensor (19) configured to detect a temperature of the interior air flow (5) leaving the second heat exchanger (22). 8 Regulation method (10) according to the preceding claim, during which, during the first step (110), the first expansion member (13) is closed as long as the temperature of the interior air flow (5) measured by the temperature sensor (19) is above a comfort threshold temperature (Tconf). 9- Control method (10) according to claim 7 or 8, during which, during the second step (120), the second expansion member (14) is closed as long as the temperature of the interior air flow (5 ) measured by the temperature sensor (19) is greater than a comfort threshold temperature (Tconf). 10- Refrigerant circuit (2) comprising a main branch (6) provided with a compression device (27) and a first heat exchanger (21), a first branch (7) comprising a first expansion member (13) and a first heat exchanger (11), a second branch (8) comprising a second expansion member (14), a second heat exchanger (12) and an accumulation device (17), said refrigerant circuit (2) implementing a control method (10) according to any one of the preceding claims.
11- Circuit de fluide réfrigérant (2) selon la revendication précédente, comprenant une troisième branche (9) en série de la branche principale (6) et en parallèle de la première branche (7) et de la deuxième branche (8), la troisième branche (9) comprenant au moins un deuxième échangeur de chaleur (22) configuré pour opérer un échange de chaleur avec un flux d’air intérieur (5) envoyé dans l’habitacle du véhicule, la deuxième branche (8) et la troisième branche (9) se joignant en un deuxième point de convergence (42) disposé sur la deuxième branche (8), entre le deuxième échangeur thermique (12) et le dispositif d’accumulation (17). 12- Circuit de fluide réfrigérant (2) selon la revendication précédente, dans lequel la branche principale (6) comprend un troisième échangeur de chaleur (23) disposé entre le dispositif de compression (27) et le premier échangeur de chaleur (21), le troisième échangeur de chaleur (23) étant configuré pour opérer un échange de chaleur avec un deuxième fluide pouvant être le flux d’air intérieur (5) ou un liquide caloporteur. 11- refrigerant circuit (2) according to the preceding claim, comprising a third branch (9) in series with the main branch (6) and in parallel with the first branch (7) and the second branch (8), the third branch (9) comprising at least one second heat exchanger (22) configured to perform a heat exchange with an air flow interior (5) sent into the passenger compartment of the vehicle, the second branch (8) and the third branch (9) joining at a second convergence point (42) disposed on the second branch (8), between the second heat exchanger (12) and the accumulation device (17). 12- refrigerant circuit (2) according to the preceding claim, wherein the main branch (6) comprises a third heat exchanger (23) disposed between the compression device (27) and the first heat exchanger (21), the third heat exchanger (23) being configured to perform a heat exchange with a second fluid which may be the interior air flow (5) or a heat transfer liquid.
13- Circuit de fluide réfrigérant (2) selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la branche principale (6) comprend un dispositif de détente (16) agencé en amont du premier échangeur de chaleur (21). 13- refrigerant circuit (2) according to any one of claims 10 to 12, wherein the main branch (6) comprises an expansion device (16) arranged upstream of the first heat exchanger (21).
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FR3086334A1 (en) * 2018-09-26 2020-03-27 Valeo Systemes Thermiques VEHICLE REFRIGERANT FLUID CIRCUIT
US10611210B2 (en) * 2014-09-09 2020-04-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heat pump system for climate control of a vehicle, and method for operating a heat pump system of this type
FR3097310A1 (en) * 2019-06-14 2020-12-18 Valeo Systemes Thermiques Method of managing a thermal management device for a motor vehicle and associated thermal management device.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10611210B2 (en) * 2014-09-09 2020-04-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heat pump system for climate control of a vehicle, and method for operating a heat pump system of this type
FR3086334A1 (en) * 2018-09-26 2020-03-27 Valeo Systemes Thermiques VEHICLE REFRIGERANT FLUID CIRCUIT
FR3097310A1 (en) * 2019-06-14 2020-12-18 Valeo Systemes Thermiques Method of managing a thermal management device for a motor vehicle and associated thermal management device.

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