WO2023025902A1 - Thermal conditioning system for a motor vehicle - Google Patents

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WO2023025902A1
WO2023025902A1 PCT/EP2022/073708 EP2022073708W WO2023025902A1 WO 2023025902 A1 WO2023025902 A1 WO 2023025902A1 EP 2022073708 W EP2022073708 W EP 2022073708W WO 2023025902 A1 WO2023025902 A1 WO 2023025902A1
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heat exchanger
heat
flow
connection point
main loop
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Mohamed Yahia
Stefan Karl
Bertrand Nicolas
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Valeo Systemes Thermiques
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    • F25B2400/13Economisers

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems.
  • Such systems can in particular be fitted to motor vehicles.
  • These systems allow, for example, thermal regulation of various parts of the vehicle, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, in the case where the vehicle is electrically powered.
  • Heat exchanges are mainly managed by the compression and expansion of a refrigerant fluid circulating in a closed circuit in which several heat exchangers are arranged.
  • An object of the invention is to provide a thermal conditioning system allowing energy recovery from an electric powertrain which has improved efficiency.
  • the invention also relates to a method of operating such a thermal conditioning system.
  • the present invention proposes a thermal conditioning system comprising a refrigerant circuit configured to circulate a refrigerant fluid, the refrigerant circuit comprising:
  • a main loop comprising successively, depending on the direction of circulation of the refrigerant fluid:
  • a compression device comprising an outlet and at least a first coolant inlet
  • a first heat exchanger configured to exchange heat with a first heat transfer fluid
  • a second heat exchanger configured to exchange heat with an element of a traction chain of a motor vehicle
  • a first branch branch connecting a first point of connection arranged on the main loop downstream of the outlet of the compression device and upstream of the first heat exchanger to a second connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the first expansion device, the first bypass branch comprising a third heat exchanger configured to exchange heat with a second heat transfer fluid,
  • a second bypass branch connecting a third connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the first expansion device to a fourth connection point arranged on the main loop downstream of the second heat exchanger and upstream of the outlet of the compression device, the second bypass branch comprising a second expansion device
  • an internal heat exchanger arranged jointly on the main loop downstream of the second connection point as well as the third connection point, and upstream of the first expansion device and on the second bypass branch downstream of the second expansion device.
  • This circuit architecture makes it possible in particular to divide the flow of refrigerant fluid between a part circulating in the second bypass branch C and a part circulating in the main loop A. This division of the flow of refrigerant fluid takes place at the level of the third connection point.
  • the refrigerant circulating in the second bypass branch circulates at low pressure in the second heat exchange section of the internal exchanger.
  • the refrigerant circulating in the main loop circulates at high pressure in the first heat exchange section of the internal exchanger.
  • the high-pressure refrigerant fluid thus transfers heat to the low-pressure refrigerant fluid.
  • the enthalpy of the high-pressure refrigerant has therefore decreased at the outlet of the internal exchanger.
  • the element of the traction chain of the motor vehicle is an electrical energy storage battery.
  • the element of the traction chain of the motor vehicle is an electronic module for controlling an electric motor, for example an electric traction motor of the vehicle.
  • the latter comprises a third bypass branch connecting a fifth connection point arranged on the main loop downstream of the internal heat exchanger and upstream of the first expansion at a sixth connection point disposed on the main loop downstream of the second heat exchanger and upstream of the first inlet of the compression device, the third bypass branch successively comprising a third expansion device and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the first heat transfer fluid is a flow of air inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the first heat transfer fluid is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a fifth heat exchanger, the fifth heat exchanger being configured to exchange heat with an interior air flow at the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the second heat transfer fluid is a flow of air outside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the second heat transfer fluid is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a sixth heat exchanger, the sixth heat exchanger being configured to exchange heat with an air flow outside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the fourth connection point is arranged upstream of the first coolant inlet of the compression device.
  • the compression device comprises a second inlet for refrigerant fluid, and in which the fourth connection point is connected to the second inlet of the compression device.
  • the latter comprises a fourth bypass branch connecting a seventh connection point arranged on the main loop downstream of the internal exchanger and upstream of the first expansion device to an eighth connection point disposed on the first branch branch between the third heat exchanger and the second connection point, the fourth branch branch comprising a fourth expansion device.
  • the thermal conditioning system may further comprise a fifth branch branch connecting a ninth connection point arranged on the first branch branch between the first connection point and the third heat exchanger to a tenth connection point arranged on the main loop upstream of the first inlet of the compression device.
  • the tenth connection point can be arranged on the main loop downstream of the fourth connection point and upstream of the first inlet of the compression device.
  • the fifth branch branch includes a third shut-off valve.
  • the fourth bypass branch and the fifth bypass branch may be present when the thermal conditioning system does not include a third bypass branch.
  • the seventh connection point is located on the main loop downstream of the internal exchanger and upstream of the fifth connection point.
  • the first heat exchanger comprises two heat exchange sections configured to be traversed in parallel by the refrigerant fluid.
  • the main loop comprises a coolant accumulation device disposed downstream of the sixth connection point and upstream of the first inlet of the compression device.
  • the main loop includes a coolant accumulation device disposed downstream of the first heat exchanger and upstream of the second connection point.
  • the main loop has a first shut-off valve.
  • the first shut-off valve is arranged between the first connection point and the first heat exchanger.
  • the first branch branch has a second shut-off valve.
  • the second shut-off valve is arranged between the first connection point and the third heat exchanger.
  • the main loop includes a first non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the second connection point to the first heat exchanger.
  • the main loop comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point to the first heat exchanger.
  • the first bypass branch includes a third non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the second connection point to the third heat exchanger.
  • the third check valve is disposed between the third heat exchanger and the second connection point.
  • the first bypass branch comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point to the third heat exchanger.
  • the third bypass branch comprises a second non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the sixth connection point to the fourth heat exchanger.
  • the second check valve return is arranged between the fourth heat exchanger and the sixth connection point.
  • the third bypass branch comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point to the fourth heat exchanger.
  • the fourth bypass branch comprises a fourth non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the eighth connection point to the seventh connection point.
  • the fourth bypass branch comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the eighth connection point to the seventh connection point.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes to high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger where it yields heat to the first heat transfer fluid, is divided between a first flow circulating in the second bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow circulates successively in the second expansion device where it passes at low pressure, in the internal heat exchanger where it receives heat from the second flow, and joins an inlet of the compression device, the second flow circulates successively in the heat exchanger internal where it yields heat to the first flow, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the second sample heat sink where it absorbs heat, and joins the first inlet of the compression device.
  • the first flow of coolant joins the main loop upstream of the first inlet of the compression device.
  • the first coolant flow joins the second inlet of the compression device.
  • a flow rate of the refrigerant at the outlet of the second expansion device is adjusted so that a superheat of the first flow of refrigerant at the outlet of the internal heat exchanger is between 5°C and 10°C.
  • a flow rate of refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device is adjusted so that overheating of the flow of refrigerant fluid circulating in the main loop downstream of the fourth point temperature is between 3°C and 10°C.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called heat pump and energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger where it yields heat to the first heat transfer fluid, is divided between a first flow circulating in the second bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow successively circulates in the second expansion device where it passes at low pressure, in the internal heat exchanger where it receives heat from the second flow, joins the main loop and joins an inlet of the compression device, the second flow circulates successively in the internal heat exchanger where it yields heat to the first flow, is divided between a third flow circulating in the main loop and a fourth flow circulating in the fourth bypass branch, the third flow circulates in the first expansion device where it passes at low pressure, in the second heat exchanger where it absorbs heat, the fourth flow circulates in the fourth expansion device where it passes at low pressure, into the third
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a mode said air conditioning, in which the refrigerant circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the third heat exchanger where it yields heat to the second heat transfer fluid, is divided between a first flow circulating in the second bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow successively circulates in the second expansion device where it passes at low pressure, in the internal heat exchanger where it receives heat from the second flow, joins the main loop and joins an inlet of the compression device, the second flow circulates successively in the internal heat exchanger where it yields heat to the first flow, in the third expansion device where it passes at low pressure, in the fourth heat exchanger where it absorbs heat from the indoor airflow, and joins the main loop upstream of the first entry of the compression device.
  • the internal heat exchanger here makes it possible to improve the cooling efficiency of the interior air flow in the fourth exchanger.
  • FIG. 1 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first variant of the third embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second variant of the third embodiment of the invention
  • FIG. 6 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a third variant of the third embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a schematic view of the thermal conditioning system according to the third embodiment, operating according to a first mode of operation, called so-called energy recovery mode,
  • FIG. 8 is a schematic view of the thermal conditioning system according to the third embodiment, operating according to a second mode of operation, called heat pump and energy recovery,
  • FIG. 9 is a schematic view of the thermal conditioning system according to the third embodiment, operating according to a third operating mode, called said air conditioning mode,
  • FIG. 10 is a thermodynamic diagram illustrating the operation of the thermal conditioning system according to the first mode of operation, called so-called energy recovery mode.
  • a first element upstream of a second element means that the first element is placed before the second element with respect to the direction of circulation, or course, of a fluid.
  • a first element downstream of a second element means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of the fluid in question.
  • the term "a first element is upstream of a second element” means that the refrigerant successively passes through the first element, then the second element, bypassing the compression device. In other words, the refrigerant leaves the compression device, possibly passes through one or more elements, then passes through the first element, then the second element, then returns to the compression device, possibly after having passed through other elements.
  • An electronic control unit receives information from various sensors measuring in particular the characteristics of the refrigerant at various points in the circuit.
  • the electronic control unit also receives instructions from the occupants of the vehicle, such as the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic control unit implements control laws allowing the control of the various actuators, in order to ensure the control of the thermal conditioning system 100 so as to ensure the instructions received.
  • Each of the expansion devices used can be an electronic expansion valve, a thermostatic expansion valve, or a calibrated orifice.
  • the passage section allowing the refrigerant fluid to pass can be adjusted continuously between a closed position and a maximum open position.
  • the system control unit controls an electric motor which moves a mobile shutter controlling the section of passage offered to the refrigerant fluid.
  • the compression device 2 can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compression device 2 comprises a suction side of the low pressure refrigerant fluid, also called inlet 3a of the compression device 2, and a discharge side of the high pressure refrigerant fluid, also called outlet 4 of the compression device 2.
  • the moving parts compressor 2 internals pass the refrigerant from a low pressure on the inlet side 3a to a high pressure on the outlet side 4. After expansion in one or more expansion devices, the refrigerant fluid returns to the inlet 3a of the compressor 2 and begins a new thermodynamic cycle.
  • the compression device 3 comprises two distinct inlets 3a, 3b and a single outlet 4.
  • the second inlet 3b is at an intermediate pressure between the low pressure prevailing at the level of the first inlet 3a and the high pressure prevailing at the output 4.
  • the compressor 2 can for example be a screw compressor.
  • the first inlet 3a is located at one axial end of the screw, the outlet 4 is located at the opposite axial end, and the second inlet 3b is located axially between the first inlet 3a and the outlet 4.
  • connection point allows the refrigerant to pass through one or other of the circuit portions joining at this connection point.
  • the distribution of the refrigerant fluid between the portions of the circuit joining at a connection point is done by playing on the opening or closing of the shut-off valve, non-return valve or expansion device included on each of the branches.
  • each connection point is a means of redirecting the refrigerant fluid arriving at this connection point.
  • the refrigerant used by the refrigerant circuit 1 is here a fluid such as R1234yf.
  • Other refrigerants can also be used, such as R134a or R744, for example.
  • Interior airflow Fi means an airflow intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • This interior air flow can circulate in a heating, ventilation and/or air conditioning installation, frequently designated by the English term “HVAC”, for “Heating, Ventilating and Air Conditioning”. This installation has not been shown in the various figures.
  • a first motor-fan unit, not shown, is placed in the heating installation, ventilation and/or air conditioning in order to increase, if necessary, the flow rate of the interior air flow Fi.
  • exterior air flow Fe is meant an air flow that is not intended for the passenger compartment of the vehicle. In other words, this air flow Fe remains outside the passenger compartment of the vehicle.
  • a second motor-fan unit also not shown, can be activated in order to increase the flow rate of the outside air flow Fe if necessary.
  • the air flow provided by the first as well as by the second motor-fan unit can be adjusted for example by the electronic control unit of the thermal conditioning system 100.
  • FIG. 1 There is shown in Figure 1 a thermal conditioning system 100 according to a first embodiment.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a circuit 1 of refrigerant fluid configured to circulate a refrigerant fluid, the circuit 1 of refrigerant fluid comprising:
  • a main loop A comprising successively, depending on the direction of circulation of the refrigerant fluid:
  • a compression device 2 comprising an outlet 4 and at least a first inlet 3a of refrigerant fluid
  • a first heat exchanger 21 configured to exchange heat with a first heat transfer fluid F1
  • a second heat exchanger 22 configured to exchange heat with an element 30 of a traction chain of a motor vehicle
  • a first bypass branch B connecting a first connection point 11 disposed on the main loop A downstream of the outlet 4 of the compression device 2 and upstream of the first heat exchanger 21 to a second connection point 12 disposed on the main loop A downstream of the first heat exchanger 21 and upstream of the first expansion device 5, the first bypass branch B comprising a third heat exchanger 23 configured to exchange heat with a second heat transfer fluid F2,
  • a second bypass branch C connecting a third connection point 13 arranged on the main loop A downstream of the first exchanger heat exchanger 21 and upstream of the first expansion device 5 to a fourth connection point 14, 14' arranged on the main loop A downstream of the second heat exchanger 22 and upstream of the outlet 4 of the compression device 2, the second branch C comprising a second expansion device
  • an internal heat exchanger 8 arranged jointly on the main loop A downstream of the second connection point 12 as well as the third connection point 13, and upstream of the first expansion device 5 and on the second bypass branch C downstream of the second expansion device 7.
  • This circuit architecture makes it possible in particular to divide the flow of refrigerant fluid between a part circulating in the second bypass branch C and a part circulating in the main loop A. This division of the flow of refrigerant fluid takes place at the level of the third connection point 13.
  • the refrigerant fluid circulating in the second bypass branch C circulates at low pressure in the second heat exchange section 10 of the internal exchanger
  • the refrigerant fluid circulating in the main loop A circulates at high pressure in the first heat exchange section 9 of the internal exchanger 8.
  • the high pressure refrigerant fluid thus gives up heat to the low pressure refrigerant fluid.
  • the enthalpy of the high-pressure refrigerant fluid has therefore decreased at the outlet of the internal exchanger 8. This makes it possible in particular to improve the heat transfer within the second heat exchanger 22, when the latter operates as an evaporator.
  • the efficiency of the heat transfer in the second exchanger 22 is improved, which makes it possible to improve the efficiency energy recovery.
  • the internal heat exchanger 8 comprises a first heat exchange section 9 arranged on a portion of the main loop A arranged downstream of the second connection point 12 as well as downstream of the third connection point 13, and also arranged upstream of the first expansion device 5.
  • the internal heat exchanger 8 comprises a second heat exchange section 10 arranged the second bypass branch C downstream of the second expansion device 7 and upstream of the fourth connection point 14.
  • the internal heat exchanger 8 is configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid in the first heat exchange section 9 and the refrigerant fluid in the second heat exchange section 10.
  • the internal heat exchanger 8 is thus configured to allow heat exchange between the low-pressure refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device 7 and the high-pressure refrigerant fluid circulating in the main loop downstream of the second connection point 12 as well as the third connection point 13.
  • the second heat exchange section 10 is arranged on the second bypass branch C downstream of the second expansion device 7 and upstream of the fourth connection point 14.
  • the second expansion device 7 can for example be a thermostatic expansion valve . In other words, this expansion device may be devoid of an electrical control member.
  • the third connection point 13 coincides with the second connection point 12.
  • the third connection point 13 can be arranged on the main loop A downstream of the second connection point 12 and upstream of the internal exchanger 8. Upstream of the first heat exchange section 9.
  • the third connection point 13 can be arranged on the main loop A upstream of the second connection point 12 and downstream of the first heat exchanger 21 . It is thus understood that the third connection point 13 is downstream of the outlet 21b of the first heat exchanger 21 .
  • This circuit architecture makes it possible in particular to divide the flow of refrigerant fluid between a part circulating in the second bypass branch C and a part circulating in the main loop A. This division of the flow of refrigerant fluid takes place at the level of the third connection point 13.
  • the refrigerant fluid circulating in the second bypass branch C circulates at low pressure in the second heat exchange section 10 of the internal exchanger 8.
  • the refrigerant fluid circulating in the main loop A circulates at high pressure in the first heat exchange section 9 of the internal exchanger 8.
  • the high-pressure refrigerant fluid thus transfers heat to the low-pressure refrigerant fluid.
  • the enthalpy of the high pressure refrigerant fluid has therefore decreased at the outlet of the internal exchanger 8.
  • Element 30 of the motor vehicle traction chain is here an electrical energy storage battery.
  • the element 30 of the traction chain of the motor vehicle can also be an electronic module for controlling an electric motor, for example an electric traction motor of the vehicle.
  • the electrical power supplied by the element 30 of the transmission chain dissipates heat in the refrigerant fluid when the latter passes through the second heat exchanger 22.
  • the heat losses of the element 30 can thus be recovered, at least in part.
  • the element 30 of the traction chain is thermally coupled to the second exchanger 22 by a heat transfer liquid circulating in a circuit 40.
  • the heat transfer liquid is a mixture of glycol water.
  • a circulation pump not shown, circulates the heat transfer liquid in the circuit 40.
  • the energy dissipated by the element 30 is transferred to the heat transfer liquid.
  • the heat transfer liquid of the circuit 40 exchanges heat with the refrigerant fluid of the second heat exchanger 22.
  • the latter comprises a third bypass branch D connecting a fifth connection point 15 arranged on the main loop A downstream of the internal heat exchanger 8 and upstream from the first expansion device 5 to a sixth connection point 16 arranged on the main loop A downstream from the second heat exchanger 22 and upstream from the first inlet 3a of the compression device 2, the third bypass branch D successively comprising a third expansion device 6 and a fourth heat exchanger 24 configured to exchange heat with an air flow Fi inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the fifth connection point 15 is arranged on the main loop A downstream of the first heat exchange section 9 of the internal exchanger 8.
  • the first heat transfer fluid F1 is an air flow Fi inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the first heat transfer fluid F1 is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a fifth heat exchanger 25, the fifth heat exchanger 25 being configured to exchange heat with a air flow Fi inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the heat transfer liquid circulates in a circuit 33 under the action of a pump 35.
  • the heat transfer liquid is for example a mixture of water and glycol.
  • the second heat transfer fluid F2 is a flow of air Fe outside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the second heat transfer fluid F2 is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a sixth heat exchanger 26, the sixth heat exchanger 26 being configured to exchange heat with a air flow Fe outside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the heat transfer liquid F2 likewise circulates in a circuit 34.
  • the heat transfer liquid can be a mixture of water and glycol.
  • a pump 36 ensures the circulation of the heat transfer liquid in the circuit 34.
  • the circuit 34 is in the example illustrated independent of the circuit 33, that is to say that the two circuits cannot be placed in fluid communication. It is also possible for circuit 33 and circuit 34 to be interconnected.
  • the choice of the second heat transfer fluid F2 is independent of the choice of the first heat transfer fluid F1.
  • Circuit 33 is independent of circuit 40.
  • circuit 34 is independent of circuit 40.
  • the fourth connection point 14 is arranged upstream of the first refrigerant inlet 3a of the compression device 2.
  • the compression device 2 here comprises a single input 3a and a single output 4.
  • the compression device 2 has a second inlet 3b of refrigerant fluid, and the fourth connection point 14 is connected to the second inlet 3b of the compression device 2.
  • the second coolant inlet 3b is separate from the first coolant fluid inlet 3a.
  • the refrigerant is at low pressure at the first inlet 3a.
  • the refrigerant fluid is at high pressure at outlet 4.
  • the refrigerant fluid is at an intermediate pressure between low pressure and high pressure.
  • the compression device 2 here comprises two inputs 3a, 3b and a single output 4.
  • the fourth connection point 14 can coincide with the second input 3b of the compression device 2.
  • the fourth connection point 14 can also be connected to the second input 3b of the compression device 2 by a circuit portion having exactly one inlet and exactly one refrigerant outlet.
  • the fourth connection point 14 can be connected to the second inlet 3b of the compression device 2 by a tubular portion, as is the case in the example illustrated.
  • FIG. 3 depicts a third embodiment.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a fourth bypass branch E connecting a seventh connection point 17 disposed on the main loop A downstream of the internal exchanger 8 and upstream of the first expansion device 5 to an eighth connection point 18 disposed on the first branch B between the third heat exchanger 23 and the second connection point 12.
  • the fourth branch E includes a fourth expansion device 28.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a third bypass branch D defining a fifth connection point 15 and a sixth connection point 16.
  • the seventh connection point 17 is thus arranged on the main loop A downstream of the internal exchanger 8 and upstream of the fifth connection point 15.
  • the thermal conditioning system 100 also includes a fifth bypass branch F connecting a ninth connection point 19 arranged on the first bypass branch B between the first connection point 11 and the third heat exchanger 23 to a tenth connection point 20 arranged on the main loop A upstream of the first inlet 3a of the compression device 2. More specifically, the tenth connection point 20 is here arranged on the main loop A downstream from the fourth connection point 14 and upstream from the first inlet 3a of the compression device 2.
  • the fourth bypass branch E and the fifth bypass branch F allow operation of the system according to a so-called heat pump mode.
  • the tenth connection point 20 is arranged on the main loop A between the fourth connection point 14 and the first input 3a of the compression device 2.
  • the tenth connection point 20 can be confused with the fourth connection point 14 .
  • the first heat exchanger 21 comprises two heat exchange sections 31, 32 configured to be traversed in parallel by the refrigerant.
  • the pressure drop generated by the first heat exchanger 21 can thus be minimized, since each heat exchange section 31, 32 is traversed by a fraction of the total flow.
  • the two heat exchange sections 31, 32 are configured to exchange heat with the first heat transfer fluid F1. More specifically, in the example illustrated the two heat exchange sections 31, 32 are configured to exchange heat with the interior air flow Fi.
  • the main refrigerant loop A comprises a refrigerant fluid accumulation device 29 disposed downstream of the sixth connection point 16 and upstream of the first inlet 3a of the compression device 2.
  • the refrigerant fluid accumulation device 29 is arranged upstream of the fourth connection point 14. In other words, in a configuration with a compressor comprising a single inlet, the accumulation device 29 is arranged on the circuit portion between the sixth connection point 16 and the fourth connection point 14. When the fifth branch F is present, the storage device 29 is arranged upstream of the tenth connection point 20. [91] According to the embodiment illustrated in Figure 5, a coolant accumulation device 29 'is disposed downstream of the first heat exchanger 21, and upstream of the second connection point 12. The first heat transfer fluid F1 is in this case a heat transfer liquid.
  • the refrigerant fluid accumulation device 29' is a dehydrating bottle. In the example of FIG. 5, the system 100 has two separate refrigerant fluid accumulation devices 29, 29'. It is also possible to have a single refrigerant fluid accumulation device, which is then the dehydrating bottle 29' placed downstream of the first heat exchanger 21 .
  • Refrigerant circuit 1 includes several shut-off valves. Each shut-off valve makes it possible to selectively authorize or prohibit the circulation of refrigerant fluid through the valve. Various modes of operation can thus be ensured. Each stop valve is controlled for example by the electronic control unit of the thermal conditioning system 100.
  • the main loop A comprises a first stop valve 41 .
  • the first shut-off valve 41 is arranged between the first connection point 11 and the first heat exchanger 21.
  • the first bypass branch B comprises a second shut-off valve 42.
  • the second shut-off valve 42 is arranged between the first connection point 11 and the third heat exchanger 23.
  • the fifth bypass branch F comprises a third valve stop 43. This stop valve 43 makes it possible to selectively interrupt the circulation of refrigerant fluid in the branch F.
  • the refrigerant circuit 1 also includes several check valves.
  • a non-return valve is a passive component, i.e. operating without electrical control.
  • the main loop A comprises a first non-return valve 51 configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the first heat exchanger 21.
  • the first non-return valve 51 is placed between the first heat exchanger 21 and the second connection point 12.
  • the first non-return valve 51 is configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the outlet 21b of the first heat exchanger 21 .
  • the main loop A comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the first heat exchanger 21.
  • the shut-off valve is thus used instead of the non-return valve.
  • the first bypass branch B has a third non-return valve
  • the third non-return valve 53 configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the third heat exchanger 23.
  • the third non-return valve 53 is arranged between the third heat exchanger 23 and the second connection point 12.
  • the third non-return valve 53 is configured to block a flow of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the first connection point 11.
  • the first bypass branch B comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the third heat exchanger 23.
  • the third bypass branch D includes a second check valve 52 configured to block a flow of refrigerant fluid from the sixth connection point 16 to the fourth heat exchanger 24.
  • the second check valve 52 is arranged between the fourth heat exchanger 24 and the sixth connection point 16.
  • the second non-return valve 52 is configured to block a circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point 16 to the outlet 24b of the fourth heat exchanger 24.
  • the third bypass branch D comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point 16 to the fourth heat exchanger 24.
  • the fourth bypass branch E includes a fourth non-return valve
  • the fourth bypass branch E may include a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the eighth connection point 18 to the seventh connection point 17.
  • FIG. 7 to 9 schematically illustrate several modes of operation of a thermal conditioning system 100 as described previously, in particular in FIG. 3.
  • the portions of refrigerant circuit 1 in which refrigerant fluid circulates are shown in thick lines.
  • the portions of circuit 1 in which the refrigerant fluid does not circulate are shown in dotted lines.
  • the element 30 of the traction chain is here an electrical energy storage battery, which supplies the electric motor ensuring the traction of the vehicle. The battery 30 thus tends to dissipate heat when the vehicle is moving.
  • FIG. 7 schematically describes a method of operating a thermal conditioning system 100, in a so-called energy recovery mode.
  • the refrigerant circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and successively circulates in the first heat exchanger 21 where it transfers heat to the first heat transfer fluid F1 , is divided between a first flow Q1 circulating in the second bypass branch C and a second flow Q2 circulating in the main loop A, the first flow Q1 circulates successively in the second expansion device
  • Figure 10 is a pressure diagram, enthalpy of the refrigerant during the thermodynamic cycle carried out in so-called energy recovery mode.
  • the line designated by the sign S corresponds to the saturation curve of the refrigerant fluid used in circuit 1 .
  • Point A3a illustrates the state of the low-pressure refrigerant fluid at the inlet 3a of compressor 2
  • point A4 illustrates the state of the high-pressure refrigerant fluid at the outlet 4 of compressor 2.
  • Point A3 illustrates the state of the flow Q of high-pressure refrigerant fluid at the outlet of the first exchanger 3.
  • Point A4 illustrates the state of the low-pressure refrigerant fluid in outlet of the first expansion device 4.
  • Point A13 illustrates the state of the flow of refrigerant Q at the level of the third connection point 13. At this point, the flow Q is divided between a flow Q1 and a flow Q2.
  • Point A7 illustrates the state of the flow Q1 at the outlet of the second regulator 7, that is to say at low pressure.
  • Point A14 illustrates the state of the flow Q1 at the level of the fourth connection point 14, in other words after heat exchange in the internal exchanger 8. At the level of point A14, the flow Q1 is overheated, that is to say at a temperature above the saturation temperature corresponding to the pressure of point A14.
  • Point A15 illustrates the state of flow Q2 at the level of the fifth connection point 15, that is to say after heat exchange in the internal exchanger 8.
  • Point A5 corresponds to the state of flow Q2 at the outlet of the first expansion valve 5.
  • the point A16 corresponds to the state of the flow Q2 at the level of the sixth connection point 16.
  • the refrigerant fluid is mainly in gaseous form, with a liquid fraction.
  • the flow Q2 and the flow Q1 meet at the level of the fourth connection point 14 then the total flow Q of refrigerant fluid joins the inlet 3a of the compressor 2.
  • the point A3a illustrates the state of the mixing point between the flow Q1 and the flow Q2.
  • the second flow Q2 of refrigerant fluid which is at high pressure when it passes through the internal heat exchanger 8, transfers heat to the first flow of refrigerant fluid Q1, which is at low pressure when it passes through the exchanger internal 8.
  • the heat exchange in the internal exchanger 8 is quantified by the enthalpy difference between point A7 and point A14 on the one hand, and by the enthalpy difference between point A13 and point A15 on the other hand.
  • the second flow Q2 is therefore cooled, which causes the liquid fraction of the second flow of refrigerant Q2 to increase.
  • the heat exchange carried out in the second heat exchanger 22, after expansion in the first expansion device 5, is thus improved.
  • the second heat exchanger 22 then operates as an evaporator, and the heat transfer in this evaporator is improved when the liquid fraction of the refrigerant fluid increases.
  • the quantity of energy recovered from the battery 30 at the level of the second heat exchanger 22 is thus increased.
  • the thermal power that it is possible to dissipate in the interior air flow Fi in order to heat the passenger compartment is increased.
  • the heating of the passenger compartment of the vehicle from the energy recovered from the traction chain is improved.
  • the refrigerant fluid does not circulate in the third heat exchanger. heat 23.
  • This mode of operation is therefore particularly suited to the configurations of the thermal conditioning system 100 in which the third exchanger 23 is not present.
  • the heating of the passenger compartment is carried out from the energy given to the refrigerant fluid by the compression device 2 and from the energy recovered from the traction chain.
  • the first flow of refrigerant Q1 joins the main loop A upstream of the first inlet 3a of the compression device 2.
  • the compressor 2 may be a compressor comprising two separate inputs 3a, 3b, and an output.
  • the first flow of refrigerant Q1 joins the second inlet 3b of the compression device 2.
  • the first flow of refrigerant joins the inlet of the compressor 2 which is at an intermediate pressure between the low pressure prevailing at the level of the first inlet 3a and the high pressure prevailing at the outlet 4.
  • the principle of operation according to this so-called energy recovery mode remains unchanged.
  • the first valve 41 is open and allows circulation of refrigerant fluid
  • the second shut-off valve 42 and the third shut-off valve 43 are both closed and block the passage of fluid refrigerant.
  • the first expansion valve 5 as well as the second expansion valve 7 are at least partially open, so as to allow circulation of refrigerant fluid.
  • the third expansion device 6 and the fourth expansion device 28 are both in the closed position so as to block the circulation of refrigerant fluid.
  • a flow rate of refrigerant at the outlet of the second expansion device 7 is adjusted so that overheating of the first flow Q1 of refrigerant at the outlet of the internal heat exchanger 8 is between 5°C and 10°C.
  • Overheating means the difference between the actual temperature of the refrigerant, which is at a given pressure, and the condensation temperature of the refrigerant corresponding to this given pressure. zero overheating corresponds to saturated steam. When the superheat is positive, the refrigerant is entirely in vapor form.
  • the first flow of refrigerant Q1 joins the second flow of refrigerant Q2 which includes a fraction in liquid form.
  • the liquid fraction of the mixture obtained is thus lower than that of the second flow rate Q2 of refrigerant fluid.
  • the quantity of liquid refrigerant capable of reaching the first inlet of the compressor 3a is thus reduced.
  • the amount of energy recovered at the level of the second heat exchanger 22 is thus optimized while optimizing the operation of the compression device 2.
  • a flow rate of refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device 7 is adjusted so that overheating of the flow rate of refrigerant fluid circulating in the main loop A downstream of the fourth connection point 14 is between 3°C and 10°C.
  • the fourth connection point 14 is the point where the first flow Q1 and the second flow Q2 meet, before joining the inlet 3a of the compression device 2.
  • the refrigerant flowing in the main loop portion A included between the fourth connection point 14 and the inlet 3a of the compression device 2 is in the gaseous state, since the refrigerant fluid is overheated.
  • the pressure drop in this portion of the circuit is thus lower than when a fraction of the refrigerant fluid is in the liquid state.
  • the control of the level of expansion ensured by the second expansion device 7 makes it possible to reduce the pressure drop in the refrigerant circuit 1 .
  • the coefficient of performance of the thermal conditioning system 100 is thus improved.
  • FIG. 8 illustrates the operation of the thermal conditioning system 100 according to another mode of operation.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and successively circulates in the first heat exchanger 21 where it yields heat to the first heat transfer fluid F1, is divided between a first flow Q1 circulating in the second bypass branch C and a second flow Q2 circulating in the main loop A, the first flow Q1 circulates successively in the second expansion device 7 where it passes at low pressure, into the internal heat exchanger 8 where it receives heat from the second flow Q2, joins the main loop A and joins an inlet 3a, 3b of the compression device 2, the second flow Q2 circulates successively in the internal heat exchanger
  • This mode of operation differs from the previous mode of operation in that part of the flow of refrigerant fluid, designated by Q4, circulates in the third heat exchanger 23.
  • the flow Q4 is expanded at low pressure in the fourth expansion valve 28.
  • the heat necessary for the evaporation of the refrigerant fluid in the third heat exchanger 23 is provided by the second heat transfer fluid F2.
  • the second heat transfer fluid can be a heat transfer fluid circulating in a closed circuit, as is the case in the variant illustrated in FIG. 6.
  • the second heat transfer fluid F2 is the flow of outdoor air Fe.
  • the heat recovered from the coil 30 and the heat recovered from the outdoor air flow Fe both contribute to dissipating heat in the indoor air flow Fi at the level of the first exchanger heat 21 .
  • the distribution of the flow Q2 between the flow Q3 and the flow Q4 is achieved by adjusting the passage section of the first regulator 5 and that of the fourth regulator 28.
  • FIG. 9 illustrates the operation of the thermal conditioning system 100 according to a third mode of operation.
  • the refrigerant circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the third heat exchanger 23 where it yields heat.
  • the second heat transfer fluid F2 is divided between a first flow Q1 circulating in the second bypass branch C and a second flow Q2 circulating in the main loop A, the first flow Q1 circulates successively in the second expansion device
  • the second heat transfer fluid F2 is the external air flow Fe.
  • the second heat transfer fluid F2 can also be a heat transfer fluid circulating in a closed circuit.
  • the third heat exchanger 23 operates as a condenser.
  • the fourth heat exchanger 24 operates as an evaporator.
  • the internal heat exchanger 8 here makes it possible to improve the efficiency of the cooling of the internal air flow Fi in the fourth exchanger 24.

Abstract

The invention relates to a thermal conditioning system (100) comprising: - a main coolant fluid loop (A) successively comprising: -- a compressor (2) comprising an outlet (4) and at least one inlet (3a); -- a first exchanger (21) configured to exchange heat with a first heat-transfer fluid (F1); -- a first expansion device (5); -- a second exchanger (22) configured to exchange heat with an element (30) of a motor vehicle powertrain; - a first bypass branch (B) comprising a third exchanger (23) configured to exchange heat with a second heat-transfer fluid (F2); - a second bypass branch (C) comprising a second expansion device (7); - an internal heat exchanger (8) arranged both on the main loop (A) downstream of the first heat exchanger (21) and on the second bypass branch (C) downstream of the second expansion device (7).

Description

SYSTÈME DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE POUR VÉHICULE AUTOMOBILE HEAT CONDITIONING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLE
Domaine technique Technical area
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent notamment équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent par exemple une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme par exemple l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas où le véhicule est à propulsion électrique. Les échanges thermiques sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit fermé dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur. [1] The present invention relates to the field of thermal conditioning systems. Such systems can in particular be fitted to motor vehicles. These systems allow, for example, thermal regulation of various parts of the vehicle, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, in the case where the vehicle is electrically powered. Heat exchanges are mainly managed by the compression and expansion of a refrigerant fluid circulating in a closed circuit in which several heat exchangers are arranged.
Technique antérieure Prior technique
[2] Il est bien connu de réaliser le chauffage de l’habitacle du véhicule en condensant un fluide réfrigérant à haute pression dans un échangeur de chaleur qui est traversé par un flux d’air alimentant l’habitacle. Le fluide réfrigérant est ensuite évaporé dans un échangeur réalisant un échange thermique avec un flux d’air extérieur au véhicule. Un cycle thermodynamique est ainsi réalisé, et la chaleur extraite du flux d’air extérieur contribue au chauffage de l’habitacle. L’échangeur réalisant l’échange thermique avec l’air extérieur est généralement disposé dans la face avant du véhicule. [2] It is well known to heat the passenger compartment of the vehicle by condensing a high-pressure refrigerant fluid in a heat exchanger through which flows an air supplying the passenger compartment. The refrigerant is then evaporated in an exchanger carrying out a heat exchange with an air flow outside the vehicle. A thermodynamic cycle is thus carried out, and the heat extracted from the flow of outside air contributes to the heating of the passenger compartment. The heat exchanger carrying out the heat exchange with the outside air is generally placed in the front face of the vehicle.
[3] Il est également connu, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique, de récupérer au moins une partie de la chaleur dissipée par un organe du groupe moto- propulseur électrique, encore appelé chaîne de traction électrique. Cet organe peut être par exemple une batterie de stockage d’énergie électrique. Pour réaliser cette récupération d’énergie thermique, le fluide réfrigérant est évaporé dans un échangeur de chaleur couplé thermiquement avec l’organe du moto-propulseur électrique. La chaleur dissipée par cet organe, ainsi que la chaleur extraite du flux d’air extérieur, contribuent alors toutes les deux au chauffage de l’habitacle, ce qui améliore la puissance de chauffage obtenue ainsi que son efficacité énergétique. [4] Dans certaines applications, il est intéressant de ne pas faire appel à un échangeur thermique disposé en face avant du véhicule. Dans ce cas, le chauffage de l’habitacle est assuré grâce à l’énergie récupérée du groupe moto-propulseur, ainsi que par l’énergie fournie au fluide réfrigérant lors de son passage à haute pression. [3] It is also known, in the case of an electric propulsion vehicle, to recover at least part of the heat dissipated by a member of the electric powertrain, also called an electric traction chain. This member may for example be an electrical energy storage battery. To achieve this recovery of thermal energy, the coolant is evaporated in a heat exchanger thermally coupled with the component of the electric motor. The heat dissipated by this component, as well as the heat extracted from the flow of outside air, then both contribute to heating the passenger compartment, which improves the heating power obtained as well as its energy efficiency. [4] In certain applications, it is advantageous not to use a heat exchanger placed on the front face of the vehicle. In this case, the heating of the passenger compartment is ensured thanks to the energy recovered from the powertrain, as well as by the energy supplied to the refrigerant fluid during its passage at high pressure.
[5] Une telle configuration permet de simplifier l’intégration mécanique du système mais présente plusieurs inconvénients. Afin de fournir suffisamment de puissance calorifique, le débit de fluide réfrigérant doit être suffisamment élevé. Un tel débit tend à engendrer des pertes de charge élevées, ce qui dégrade les performances thermodynamiques. De plus, dans un tel cycle thermodynamique, l’évaporation du fluide réfrigérant grâce à la chaleur récupérée du groupe moto-propulseur est généralement peu efficace, car l’évaporateur reçoit du fluide réfrigérant comportant une fraction gazeuse élevée, ce qui fait que le transfert thermique est peu efficace. [5] Such a configuration simplifies the mechanical integration of the system but has several drawbacks. In order to provide enough heat output, the refrigerant flow rate must be high enough. Such a flow tends to generate high pressure drops, which degrades the thermodynamic performance. Moreover, in such a thermodynamic cycle, the evaporation of the refrigerant fluid thanks to the heat recovered from the powertrain is generally inefficient, because the evaporator receives refrigerant fluid comprising a high gaseous fraction, which means that the transfer heat is inefficient.
[6] Un but de l’invention est de proposer un système de conditionnement thermique permettant une récupération d’énergie d’un groupe moto-propulseur électrique qui présente une efficacité améliorée. L’invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un tel système de conditionnement thermique. [6] An object of the invention is to provide a thermal conditioning system allowing energy recovery from an electric powertrain which has improved efficiency. The invention also relates to a method of operating such a thermal conditioning system.
Résumé Summary
[7] A cette fin, la présente invention propose un système de conditionnement thermique comportant un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant: [7] To this end, the present invention proposes a thermal conditioning system comprising a refrigerant circuit configured to circulate a refrigerant fluid, the refrigerant circuit comprising:
Une boucle principale comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant: A main loop comprising successively, depending on the direction of circulation of the refrigerant fluid:
- Un dispositif de compression comportant une sortie et au moins une première entrée de fluide réfrigérant, - A compression device comprising an outlet and at least a first coolant inlet,
- Un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur, - A first heat exchanger configured to exchange heat with a first heat transfer fluid,
- Un premier dispositif de détente, - A first relaxation device,
- Un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un élément d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile, - A second heat exchanger configured to exchange heat with an element of a traction chain of a motor vehicle,
Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de la sortie du dispositif de compression et en amont du premier échangeur de chaleur à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier dispositif de détente, la première branche de dérivation comportant un troisième échangeur de chaleur configuré pour échangeur de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur, A first branch branch connecting a first point of connection arranged on the main loop downstream of the outlet of the compression device and upstream of the first heat exchanger to a second connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the first expansion device, the first bypass branch comprising a third heat exchanger configured to exchange heat with a second heat transfer fluid,
Une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont de la sortie du dispositif de compression, la deuxième branche de dérivation comportant un deuxième dispositif de détente, A second bypass branch connecting a third connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the first expansion device to a fourth connection point arranged on the main loop downstream of the second heat exchanger and upstream of the outlet of the compression device, the second bypass branch comprising a second expansion device,
- un échangeur de chaleur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement ainsi que du troisième point de raccordement, et en amont du premier dispositif de détente et sur la deuxième branche de dérivation en aval du deuxième dispositif de détente. - an internal heat exchanger arranged jointly on the main loop downstream of the second connection point as well as the third connection point, and upstream of the first expansion device and on the second bypass branch downstream of the second expansion device.
[8] Cette architecture de circuit permet notamment de diviser le débit de fluide réfrigérant entre une partie circulant dans la deuxième branche de dérivation C et une partie circulant dans la boucle principale A. Cette division du débit de fluide réfrigérant a lieu au niveau du troisième point de raccordement. Le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation circule à basse pression dans la deuxième section d’échange thermique de l’échangeur interne. Le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale circule à haute pression dans la première section d’échange thermique de l’échangeur interne. Le fluide réfrigérant à haute pression cède ainsi de la chaleur au fluide réfrigérant à basse pression. L’enthalpie du fluide réfrigérant à haute pression a donc diminué en sortie de l’échangeur interne. Cela permet notamment d’améliorer le transfert thermique au sein du deuxième échangeur de chaleur, lorsque celui-ci fonctionne en évaporateur. Lorsque le deuxième échangeur de chaleur est couplé thermiquement à une source de chaleur dont on veut récupérer une partie de l’énergie dissipée, l’efficacité du transfert thermique dans ce deuxième échangeur est améliorée, ce qui permet d’améliorer l’efficacité de la récupération d’énergie. [9] Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [8] This circuit architecture makes it possible in particular to divide the flow of refrigerant fluid between a part circulating in the second bypass branch C and a part circulating in the main loop A. This division of the flow of refrigerant fluid takes place at the level of the third connection point. The refrigerant circulating in the second bypass branch circulates at low pressure in the second heat exchange section of the internal exchanger. The refrigerant circulating in the main loop circulates at high pressure in the first heat exchange section of the internal exchanger. The high-pressure refrigerant fluid thus transfers heat to the low-pressure refrigerant fluid. The enthalpy of the high-pressure refrigerant has therefore decreased at the outlet of the internal exchanger. This makes it possible in particular to improve the heat transfer within the second heat exchanger, when the latter operates as an evaporator. When the second heat exchanger is thermally coupled to a heat source from which it is desired to recover part of the dissipated energy, the efficiency of the heat transfer in this second exchanger is improved, which makes it possible to improve the efficiency of the energy recovery. [9] The features listed in the following paragraphs can be implemented independently of each other or in any technically possible combination:
[10] L’ élément de la chaîne de traction du véhicule automobile est une batterie de stockage d’énergie électrique. [10] The element of the traction chain of the motor vehicle is an electrical energy storage battery.
[11] L’élément de la chaîne de traction du véhicule automobile est un module électronique de pilotage d’un moteur électrique, par exemple un moteur électrique de traction du véhicule. [11] The element of the traction chain of the motor vehicle is an electronic module for controlling an electric motor, for example an electric traction motor of the vehicle.
[12] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, celui- ci comporte une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur de chaleur interne et en amont du premier dispositif de détente à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont de la première entrée du dispositif de compression, la troisième branche de dérivation comportant successivement un troisième dispositif de détente et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [12] According to one embodiment of the thermal conditioning system, the latter comprises a third bypass branch connecting a fifth connection point arranged on the main loop downstream of the internal heat exchanger and upstream of the first expansion at a sixth connection point disposed on the main loop downstream of the second heat exchanger and upstream of the first inlet of the compression device, the third bypass branch successively comprising a third expansion device and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air inside the passenger compartment of the motor vehicle.
[13] Selon un mode de réalisation, le premier fluide caloporteur est un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [13] According to one embodiment, the first heat transfer fluid is a flow of air inside the passenger compartment of the motor vehicle.
[14] Selon une variante, le premier fluide caloporteur est un liquide caloporteur configuré pour échanger de la chaleur avec un cinquième échangeur de chaleur, le cinquième échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [14] According to a variant, the first heat transfer fluid is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a fifth heat exchanger, the fifth heat exchanger being configured to exchange heat with an interior air flow at the passenger compartment of the motor vehicle.
[15] Selon un mode de réalisation, le deuxième fluide caloporteur est un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [15] According to one embodiment, the second heat transfer fluid is a flow of air outside the passenger compartment of the motor vehicle.
[16] En variante, le deuxième fluide caloporteur est un liquide caloporteur configuré pour échanger de la chaleur avec un sixième échangeur de chaleur, le sixième échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [17] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le quatrième point de raccordement est disposé en amont de la première entrée de fluide réfrigérant du dispositif de compression. [16] Alternatively, the second heat transfer fluid is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a sixth heat exchanger, the sixth heat exchanger being configured to exchange heat with an air flow outside the passenger compartment of the motor vehicle. [17] According to one embodiment of the thermal conditioning system, the fourth connection point is arranged upstream of the first coolant inlet of the compression device.
[18] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de compression comporte une deuxième entrée de fluide réfrigérant, et dans lequel le quatrième point de raccordement est relié à la deuxième entrée du dispositif de compression. [18] According to another embodiment, the compression device comprises a second inlet for refrigerant fluid, and in which the fourth connection point is connected to the second inlet of the compression device.
[19] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, celui- ci comporte une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur interne et en amont du premier dispositif de détente à un huitième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation entre le troisième échangeur de chaleur et le deuxième point de raccordement, la quatrième branche de dérivation comportant un quatrième dispositif de détente. [19] According to one embodiment of the thermal conditioning system, the latter comprises a fourth bypass branch connecting a seventh connection point arranged on the main loop downstream of the internal exchanger and upstream of the first expansion device to an eighth connection point disposed on the first branch branch between the third heat exchanger and the second connection point, the fourth branch branch comprising a fourth expansion device.
[20] Le système de conditionnement thermique peut en outre comporter une cinquième branche de dérivation reliant un neuvième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation entre le premier point de raccordement et le troisième échangeur de chaleur à un dixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en amont de la première entrée du dispositif de compression. Le dixième point de raccordement peut être disposé sur la boucle principale en aval du quatrième point de raccordement et en amont de la première entrée du dispositif de compression. [20] The thermal conditioning system may further comprise a fifth branch branch connecting a ninth connection point arranged on the first branch branch between the first connection point and the third heat exchanger to a tenth connection point arranged on the main loop upstream of the first inlet of the compression device. The tenth connection point can be arranged on the main loop downstream of the fourth connection point and upstream of the first inlet of the compression device.
[21] La cinquième branche de dérivation comprend une troisième vanne d’arrêt. [21] The fifth branch branch includes a third shut-off valve.
[22] La quatrième branche de dérivation et la cinquième branche de dérivation peuvent être présentes alors que le système de conditionnement thermique ne comporte pas de troisième branche de dérivation. [22] The fourth bypass branch and the fifth bypass branch may be present when the thermal conditioning system does not include a third bypass branch.
[23] Lorsque la troisième branche de dérivation est présente, le septième point de raccordement est disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur interne et en amont du cinquième point de raccordement. [23] When the third bypass branch is present, the seventh connection point is located on the main loop downstream of the internal exchanger and upstream of the fifth connection point.
[24] Selon une variante de réalisation, le premier échangeur de chaleur comporte deux sections d’échange thermique configurées pour être parcourues en parallèle par le fluide réfrigérant. [25] Selon un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du sixième point de raccordement et en amont de la première entrée du dispositif de compression. [24] According to an alternative embodiment, the first heat exchanger comprises two heat exchange sections configured to be traversed in parallel by the refrigerant fluid. [25] According to one aspect of the thermal conditioning system, the main loop comprises a coolant accumulation device disposed downstream of the sixth connection point and upstream of the first inlet of the compression device.
[26] En variante ou de manière complémentaire, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement. [26] Alternatively or additionally, the main loop includes a coolant accumulation device disposed downstream of the first heat exchanger and upstream of the second connection point.
[27] La boucle principale comporte une première vanne d’arrêt. La première vanne d’arrêt est disposée entre le premier point de raccordement et le premier échangeur de chaleur. [27] The main loop has a first shut-off valve. The first shut-off valve is arranged between the first connection point and the first heat exchanger.
[28] La première branche de dérivation comporte une deuxième vanne d’arrêt. La deuxième vanne d’arrêt est disposée entre le premier point de raccordement et le troisième échangeur de chaleur. [28] The first branch branch has a second shut-off valve. The second shut-off valve is arranged between the first connection point and the third heat exchanger.
[29] La boucle principale comporte un premier clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement vers le premier échangeur de chaleur. [29] The main loop includes a first non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the second connection point to the first heat exchanger.
[30] En variante, la boucle principale comporte une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement vers le premier échangeur de chaleur. [30] As a variant, the main loop comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point to the first heat exchanger.
[31] La première branche de dérivation comporte un troisième clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement vers le troisième échangeur de chaleur. Le troisième clapet antiretour est disposé entre le troisième échangeur de chaleur et le deuxième point de raccordement. [31] The first bypass branch includes a third non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the second connection point to the third heat exchanger. The third check valve is disposed between the third heat exchanger and the second connection point.
[32] En variante, la première branche de dérivation comporte une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement vers le troisième échangeur de chaleur. [32] As a variant, the first bypass branch comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point to the third heat exchanger.
[33] La troisième branche de dérivation comporte un deuxième clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le sixième point de raccordement vers le quatrième échangeur de chaleur. Le deuxième clapet anti- retour est disposé entre le quatrième échangeur de chaleur et le sixième point de raccordement. [33] The third bypass branch comprises a second non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the sixth connection point to the fourth heat exchanger. The second check valve return is arranged between the fourth heat exchanger and the sixth connection point.
[34] En variante, la troisième branche de dérivation comporte une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le sixième point de raccordement vers le quatrième échangeur de chaleur. [34] As a variant, the third bypass branch comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point to the fourth heat exchanger.
[35] La quatrième branche de dérivation comporte un quatrième clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le huitième point de raccordement vers le septième point de raccordement. [35] The fourth bypass branch comprises a fourth non-return valve configured to block a flow of refrigerant fluid from the eighth connection point to the seventh connection point.
[36] En variante, la quatrième branche de dérivation comporte une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le huitième point de raccordement vers le septième point de raccordement. [36] As a variant, the fourth bypass branch comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the eighth connection point to the seventh connection point.
[37] L’ invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de récupération d’énergie, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au premier fluide caloporteur, se divise entre un premier débit circulant dans la deuxième branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circule successivement dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne où il reçoit de la chaleur du deuxième débit, et rejoint une entrée du dispositif de compression, le deuxième débit circule successivement dans I’ échangeur de chaleur interne où il cède de la chaleur au premier débit, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, et rejoint la première entrée du dispositif de compression. [37] The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes to high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger where it yields heat to the first heat transfer fluid, is divided between a first flow circulating in the second bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow circulates successively in the second expansion device where it passes at low pressure, in the internal heat exchanger where it receives heat from the second flow, and joins an inlet of the compression device, the second flow circulates successively in the heat exchanger internal where it yields heat to the first flow, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the second sample heat sink where it absorbs heat, and joins the first inlet of the compression device.
[38] Selon un mode de réalisation, le premier débit de fluide réfrigérant rejoint la boucle principale en amont de la première entrée du dispositif de compression. [38] According to one embodiment, the first flow of coolant joins the main loop upstream of the first inlet of the compression device.
[39] Selon un autre mode de réalisation, le premier débit de fluide réfrigérant rejoint la deuxième entrée du dispositif de compression. [39] According to another embodiment, the first coolant flow joins the second inlet of the compression device.
[40] Selon un aspect du procédé de fonctionnement, un débit du fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente est ajustée de façon à ce qu’une surchauffe du premier débit de fluide réfrigérant en sortie de l’échangeur de chaleur interne est comprise entre 5°C et 10°C. [40] According to one aspect of the operating method, a flow rate of the refrigerant at the outlet of the second expansion device is adjusted so that a superheat of the first flow of refrigerant at the outlet of the internal heat exchanger is between 5°C and 10°C.
[41] Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, un débit du fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente est ajustée de façon à ce qu’une surchauffe du débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en aval du quatrième point de raccordement est comprise entre 3°C et 10°C. [41] According to a variant implementation of the method, a flow rate of refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device is adjusted so that overheating of the flow of refrigerant fluid circulating in the main loop downstream of the fourth point temperature is between 3°C and 10°C.
[42] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit pompe à chaleur et récupération d’énergie, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au premier fluide caloporteur, se divise entre un premier débit circulant dans la deuxième branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circule successivement dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne où il reçoit de la chaleur du deuxième débit, rejoint la boucle principale et rejoint une entrée du dispositif de compression, le deuxième débit circule successivement dans I’ échangeur de chaleur interne où il cède de la chaleur au premier débit, se divise entre un troisième débit circulant dans la boucle principale et un quatrième débit circulant dans la quatrième branche de dérivation, le troisième débit circule dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, le quatrième débit circule dans le quatrième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du deuxième fluide caloporteur, et rejoint la boucle principale en amont de la première entrée du dispositif de compression. [42] The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called heat pump and energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger where it yields heat to the first heat transfer fluid, is divided between a first flow circulating in the second bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow successively circulates in the second expansion device where it passes at low pressure, in the internal heat exchanger where it receives heat from the second flow, joins the main loop and joins an inlet of the compression device, the second flow circulates successively in the internal heat exchanger where it yields heat to the first flow, is divided between a third flow circulating in the main loop and a fourth flow circulating in the fourth bypass branch, the third flow circulates in the first expansion device where it passes at low pressure, in the second heat exchanger where it absorbs heat, the fourth flow circulates in the fourth expansion device where it passes at low pressure, into the third heat exchanger where it absorbs heat from the second heat transfer fluid, and joins the main loop upstream of the first inlet of the compression device.
[43] Ce mode de fonctionnement permet d’améliorer l’efficacité du chauffage de l’habitacle pour les configurations du système de conditionnement thermique dans lesquelles le troisième échangeur de chaleur est présent. [43] This mode of operation improves the efficiency of the passenger compartment heating for the configurations of the thermal conditioning system in which the third heat exchanger is present.
[44] L’ invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de climatisation, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le troisième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au deuxième fluide caloporteur, se divise entre un premier débit circulant dans la deuxième branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circule successivement dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne où il reçoit de la chaleur du deuxième débit, rejoint la boucle principale et rejoint une entrée du dispositif de compression, le deuxième débit circule successivement dans I’ échangeur de chaleur interne où il cède de la chaleur au premier débit, dans le troisième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le quatrième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, et rejoint la boucle principale en amont de la première entrée du dispositif de compression. [44] The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a mode said air conditioning, in which the refrigerant circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the third heat exchanger where it yields heat to the second heat transfer fluid, is divided between a first flow circulating in the second bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow successively circulates in the second expansion device where it passes at low pressure, in the internal heat exchanger where it receives heat from the second flow, joins the main loop and joins an inlet of the compression device, the second flow circulates successively in the internal heat exchanger where it yields heat to the first flow, in the third expansion device where it passes at low pressure, in the fourth heat exchanger where it absorbs heat from the indoor airflow, and joins the main loop upstream of the first entry of the compression device.
[45] L’échangeur de chaleur interne permet ici d’améliorer l’efficacité du refroidissement du flux d’air intérieur dans le quatrième échangeur. [45] The internal heat exchanger here makes it possible to improve the cooling efficiency of the interior air flow in the fourth exchanger.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
[46] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : [46] Other characteristics, details and advantages will appear on reading the detailed description below, and on analyzing the appended drawings, in which:
[47] [Fig. 1 ] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation de l’invention, [47] [Fig. 1] is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first embodiment of the invention,
[48] [Fig. 2] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, [48] [Fig. 2] is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second embodiment of the invention,
[49] [Fig. 3] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation de l’invention, [49] [Fig. 3] is a schematic view of a thermal conditioning system according to a third embodiment of the invention,
[50] [Fig. 4] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une première variante du troisième mode de réalisation de l’invention, [50] [Fig. 4] is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first variant of the third embodiment of the invention,
[51] [Fig. 5] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une deuxième variante du troisième mode de réalisation de l’invention, [52] [Fig. 6] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une troisième variante du troisième mode de réalisation de l’invention, [51] [Fig. 5] is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second variant of the third embodiment of the invention, [52] [Fig. 6] is a schematic view of a thermal conditioning system according to a third variant of the third embodiment of the invention,
[53] [Fig. 7] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le troisième mode de réalisation, fonctionnant suivant un premier mode de fonctionnement, dit mode dit de récupération d’énergie, [53] [Fig. 7] is a schematic view of the thermal conditioning system according to the third embodiment, operating according to a first mode of operation, called so-called energy recovery mode,
[54] [Fig. 8] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le troisième mode de réalisation, fonctionnant suivant un deuxième mode de fonctionnement, dit pompe à chaleur et récupération d’énergie, [54] [Fig. 8] is a schematic view of the thermal conditioning system according to the third embodiment, operating according to a second mode of operation, called heat pump and energy recovery,
[55] [Fig. 9] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le troisième mode de réalisation, fonctionnant suivant un troisième mode de fonctionnement, dit mode dit de climatisation, [55] [Fig. 9] is a schematic view of the thermal conditioning system according to the third embodiment, operating according to a third operating mode, called said air conditioning mode,
[56] [Fig. 10] est un diagramme thermodynamique illustrant le fonctionnement du système de conditionnement thermique selon le premier mode de fonctionnement, dit mode dit de récupération d’énergie. [56] [Fig. 10] is a thermodynamic diagram illustrating the operation of the thermal conditioning system according to the first mode of operation, called so-called energy recovery mode.
Description des modes de réalisation Description of embodiments
[57] Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations. [57] To make the figures easier to read, the various elements are not necessarily shown to scale. In these figures, identical elements bear the same references. Certain elements or parameters can be indexed, that is to say designated for example by first element or second element, or else first parameter and second parameter, etc. The purpose of this indexing is to differentiate between similar but not identical elements or parameters. This indexing does not imply a priority of one element or parameter over another and the denominations can be interchanged.
[58] Dans la description qui suit, le terme " un premier élément en amont d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré. Dans le cas du circuit de fluide réfrigérant, le terme « un premier élément est en amont d’un deuxième élément » signifie que le fluide réfrigérant parcourt successivement le premier élément, puis le deuxième élément, sans passer par le dispositif de compression. Autrement dit, le fluide réfrigérant sort du dispositif de compression, traverse éventuellement ou plusieurs éléments, puis traverse le premier élément, puis le deuxième élément, puis regagne le dispositif de compression, éventuellement après avoir traversé d’autres éléments. [58] In the following description, the term "a first element upstream of a second element" means that the first element is placed before the second element with respect to the direction of circulation, or course, of a fluid. Similarly, the term “a first element downstream of a second element” means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of the fluid in question. In the case of the refrigerant circuit, the term "a first element is upstream of a second element" means that the refrigerant successively passes through the first element, then the second element, bypassing the compression device. In other words, the refrigerant leaves the compression device, possibly passes through one or more elements, then passes through the first element, then the second element, then returns to the compression device, possibly after having passed through other elements.
[59] Le terme « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément » signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément passe par le deuxième élément. [59] The term “a second element is placed between a first element and a third element” means that the shortest route to go from the first element to the third element passes through the second element.
[60] Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système. [60] When it is specified that a subsystem comprises a given element, this does not exclude the presence of other elements in this subsystem.
[61] Une unité électronique de contrôle, non représentée sur les figures, reçoit des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. L’unité électronique de contrôle reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues. [61] An electronic control unit, not shown in the figures, receives information from various sensors measuring in particular the characteristics of the refrigerant at various points in the circuit. The electronic control unit also receives instructions from the occupants of the vehicle, such as the desired temperature inside the passenger compartment. The electronic control unit implements control laws allowing the control of the various actuators, in order to ensure the control of the thermal conditioning system 100 so as to ensure the instructions received.
[62] Chacun des dispositifs de détente employés peut être un détendeur électronique, un détendeur thermostatique, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, l’unité de contrôle du système pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant. [62] Each of the expansion devices used can be an electronic expansion valve, a thermostatic expansion valve, or a calibrated orifice. In the case of an electronic expansion valve, the passage section allowing the refrigerant fluid to pass can be adjusted continuously between a closed position and a maximum open position. For this, the system control unit controls an electric motor which moves a mobile shutter controlling the section of passage offered to the refrigerant fluid.
[63] Le dispositif de compression 2 peut être un compresseur électrique, c'est-à- dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le dispositif de compression 2 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 3a du dispositif de compression 2, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie 4 du dispositif de compression 2. Les pièces mobiles internes du compresseur 2 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 3a à une haute pression côté sortie 4. Après détente dans un ou plusieurs dispositifs de détente, le fluide réfrigérant revient à l’entrée 3a du compresseur 2 et recommence un nouveau cycle thermodynamique. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de compression 3 comporte deux entrées distinctes 3a, 3b et une sortie unique 4. La deuxième entrée 3b est à une pression intermédiaire entre la basse pression régnant au niveau de la première entrée 3a et la haute pression régnant au niveau de la sortie 4. Le compresseur 2 peut par exemple être un compresseur à vis. La première entrée 3a est située à une extrémité axiale de la vis, la sortie 4 est située à l’extrémité axiale opposée, et la deuxième entrée 3b est située axialement entre la première entrée 3a et la sortie 4. [63] The compression device 2 can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor. The compression device 2 comprises a suction side of the low pressure refrigerant fluid, also called inlet 3a of the compression device 2, and a discharge side of the high pressure refrigerant fluid, also called outlet 4 of the compression device 2. The moving parts compressor 2 internals pass the refrigerant from a low pressure on the inlet side 3a to a high pressure on the outlet side 4. After expansion in one or more expansion devices, the refrigerant fluid returns to the inlet 3a of the compressor 2 and begins a new thermodynamic cycle. According to another embodiment, the compression device 3 comprises two distinct inlets 3a, 3b and a single outlet 4. The second inlet 3b is at an intermediate pressure between the low pressure prevailing at the level of the first inlet 3a and the high pressure prevailing at the output 4. The compressor 2 can for example be a screw compressor. The first inlet 3a is located at one axial end of the screw, the outlet 4 is located at the opposite axial end, and the second inlet 3b is located axially between the first inlet 3a and the outlet 4.
[64] Chaque point de raccordement permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vanne d’arrêt, clapet anti-retour ou dispositif de détente compris sur chacune des branches. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement. [64] Each connection point allows the refrigerant to pass through one or other of the circuit portions joining at this connection point. The distribution of the refrigerant fluid between the portions of the circuit joining at a connection point is done by playing on the opening or closing of the shut-off valve, non-return valve or expansion device included on each of the branches. In other words, each connection point is a means of redirecting the refrigerant fluid arriving at this connection point.
[65] Les vannes d’arrêt et les clapets antiretour permettent ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant dans les différentes branches du circuit de réfrigérant, afin d’assurer différents modes de fonctionnement, comme il sera décrit ultérieurement. [65] Shut-off valves and non-return valves thus make it possible to selectively direct the refrigerant fluid into the different branches of the refrigerant circuit, in order to ensure different modes of operation, as will be described later.
[66] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 1 est ici un fluide tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants peuvent aussi être employés, comme par exemple le R134a ou le R744. [66] The refrigerant used by the refrigerant circuit 1 is here a fluid such as R1234yf. Other refrigerants can also be used, such as R134a or R744, for example.
[67] On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, désignée fréquemment par le terme Anglais « HVAC », pour « Heating, Ventilating and Air Conditioning >>. Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures. Un premier groupe moto-ventilateur, non représenté, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi. [67] Interior airflow Fi means an airflow intended for the passenger compartment of the motor vehicle. This interior air flow can circulate in a heating, ventilation and/or air conditioning installation, frequently designated by the English term “HVAC”, for “Heating, Ventilating and Air Conditioning”. This installation has not been shown in the various figures. A first motor-fan unit, not shown, is placed in the heating installation, ventilation and/or air conditioning in order to increase, if necessary, the flow rate of the interior air flow Fi.
[68] On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air Fe reste à l’extérieur de l’habitacle du véhicule. Un deuxième groupe moto-ventilateur, également non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. Le débit d’air assuré par le premier ainsi que par le deuxième groupe moto-ventilateur peut être ajusté par exemple par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique 100. [68] By exterior air flow Fe is meant an air flow that is not intended for the passenger compartment of the vehicle. In other words, this air flow Fe remains outside the passenger compartment of the vehicle. A second motor-fan unit, also not shown, can be activated in order to increase the flow rate of the outside air flow Fe if necessary. The air flow provided by the first as well as by the second motor-fan unit can be adjusted for example by the electronic control unit of the thermal conditioning system 100.
[69] On a représenté sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 suivant un premier mode de réalisation. [69] There is shown in Figure 1 a thermal conditioning system 100 according to a first embodiment.
[70] A cette fin, le système de conditionnement thermique 100 comporte un circuit 1 de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit 1 de fluide réfrigérant comportant: [70] To this end, the thermal conditioning system 100 comprises a circuit 1 of refrigerant fluid configured to circulate a refrigerant fluid, the circuit 1 of refrigerant fluid comprising:
Une boucle principale A comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant: A main loop A comprising successively, depending on the direction of circulation of the refrigerant fluid:
-- Un dispositif de compression 2 comportant une sortie 4 et au moins une première entrée 3a de fluide réfrigérant, -- A compression device 2 comprising an outlet 4 and at least a first inlet 3a of refrigerant fluid,
-- Un premier échangeur de chaleur 21 configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur F1 , - A first heat exchanger 21 configured to exchange heat with a first heat transfer fluid F1,
-- Un premier dispositif de détente 5, -- A first expansion device 5,
-- Un deuxième échangeur de chaleur 22 configuré pour échanger de la chaleur avec un élément 30 d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile, -- A second heat exchanger 22 configured to exchange heat with an element 30 of a traction chain of a motor vehicle,
Une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 1 1 disposé sur la boucle principale A en aval de la sortie 4 du dispositif de compression 2 et en amont du premier échangeur de chaleur 21 à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 21 et en amont du premier dispositif de détente 5, la première branche de dérivation B comportant un troisième échangeur de chaleur 23 configuré pour échangeur de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur F2,A first bypass branch B connecting a first connection point 11 disposed on the main loop A downstream of the outlet 4 of the compression device 2 and upstream of the first heat exchanger 21 to a second connection point 12 disposed on the main loop A downstream of the first heat exchanger 21 and upstream of the first expansion device 5, the first bypass branch B comprising a third heat exchanger 23 configured to exchange heat with a second heat transfer fluid F2,
Une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 21 et en amont du premier dispositif de détente 5 à un quatrième point de raccordement 14, 14’ disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur de chaleur 22 et en amont de la sortie 4 du dispositif de compression 2, la deuxième branche de dérivation C comportant un deuxième dispositif de détenteA second bypass branch C connecting a third connection point 13 arranged on the main loop A downstream of the first exchanger heat exchanger 21 and upstream of the first expansion device 5 to a fourth connection point 14, 14' arranged on the main loop A downstream of the second heat exchanger 22 and upstream of the outlet 4 of the compression device 2, the second branch C comprising a second expansion device
7, 7,
- un échangeur de chaleur interne 8 disposé conjointement sur la boucle principale A en aval du deuxième point de raccordement 12 ainsi que du troisième point de raccordement 13, et en amont du premier dispositif de détente 5 et sur la deuxième branche de dérivation C en aval du deuxième dispositif de détente 7. - an internal heat exchanger 8 arranged jointly on the main loop A downstream of the second connection point 12 as well as the third connection point 13, and upstream of the first expansion device 5 and on the second bypass branch C downstream of the second expansion device 7.
[71] Cette architecture de circuit permet notamment de diviser le débit de fluide réfrigérant entre une partie circulant dans la deuxième branche de dérivation C et une partie circulant dans la boucle principale A. Cette division du débit de fluide réfrigérant a lieu au niveau du troisième point de raccordement 13. Le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C circule à basse pression dans la deuxième section d’échange thermique 10 de l’échangeur interne[71] This circuit architecture makes it possible in particular to divide the flow of refrigerant fluid between a part circulating in the second bypass branch C and a part circulating in the main loop A. This division of the flow of refrigerant fluid takes place at the level of the third connection point 13. The refrigerant fluid circulating in the second bypass branch C circulates at low pressure in the second heat exchange section 10 of the internal exchanger
8. Le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A circule à haute pression dans la première section d’échange thermique 9 de l’échangeur interne 8. Le fluide réfrigérant à haute pression cède ainsi de la chaleur au fluide réfrigérant à basse pression. L’enthalpie du fluide réfrigérant à haute pression a donc diminué en sortie de l’échangeur interne 8. Cela permet notamment d’améliorer le transfert thermique au sein du deuxième échangeur de chaleur 22, lorsque celui-ci fonctionne en évaporateur. Lorsque le deuxième échangeur de chaleur 22 est couplé thermiquement à une source de chaleur dont on veut récupérer une partie de l’énergie dissipée, l’efficacité du transfert thermique dans le deuxième échangeur 22 est améliorée, ce qui permet d’améliorer l’efficacité de la récupération d’énergie. 8. The refrigerant fluid circulating in the main loop A circulates at high pressure in the first heat exchange section 9 of the internal exchanger 8. The high pressure refrigerant fluid thus gives up heat to the low pressure refrigerant fluid. The enthalpy of the high-pressure refrigerant fluid has therefore decreased at the outlet of the internal exchanger 8. This makes it possible in particular to improve the heat transfer within the second heat exchanger 22, when the latter operates as an evaporator. When the second heat exchanger 22 is thermally coupled to a heat source from which it is desired to recover part of the dissipated energy, the efficiency of the heat transfer in the second exchanger 22 is improved, which makes it possible to improve the efficiency energy recovery.
[72] L’échangeur de chaleur interne 8 comporte une première section d’échange thermique 9 disposée sur une portion de la boucle principale A disposée en aval du deuxième point de raccordement 12 ainsi qu’en aval du troisième point de raccordement 13, et également disposée en amont du premier dispositif de détente 5. L’échangeur de chaleur interne 8 comporte une deuxième section d’échange thermique 10 disposée la deuxième branche de dérivation C en aval du deuxième dispositif de détente 7 et en amont du quatrième point de raccordement 14. L’échangeur de chaleur interne 8 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 9 et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 10. L’échangeur de chaleur interne 8 est ainsi configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du deuxième dispositif de détente 7 et le fluide réfrigérant à haute pression circulant dans la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement 12 ainsi que du troisième point de raccordement 13. La deuxième section d’échange thermique 10 est disposée sur la deuxième branche de dérivation C en aval du deuxième dispositif de détente 7 et en amont du quatrième point de raccordement 14. Le deuxième dispositif de détente 7 peut par exemple être un détendeur thermostatique. Autrement dit, ce dispositif de détente peut être dépourvu d’organe de commande électrique. [72] The internal heat exchanger 8 comprises a first heat exchange section 9 arranged on a portion of the main loop A arranged downstream of the second connection point 12 as well as downstream of the third connection point 13, and also arranged upstream of the first expansion device 5. The internal heat exchanger 8 comprises a second heat exchange section 10 arranged the second bypass branch C downstream of the second expansion device 7 and upstream of the fourth connection point 14. The internal heat exchanger 8 is configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid in the first heat exchange section 9 and the refrigerant fluid in the second heat exchange section 10. The internal heat exchanger 8 is thus configured to allow heat exchange between the low-pressure refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device 7 and the high-pressure refrigerant fluid circulating in the main loop downstream of the second connection point 12 as well as the third connection point 13. The second heat exchange section 10 is arranged on the second bypass branch C downstream of the second expansion device 7 and upstream of the fourth connection point 14. The second expansion device 7 can for example be a thermostatic expansion valve . In other words, this expansion device may be devoid of an electrical control member.
[73] Sur l’exemple de la figure 1 , le troisième point de raccordement 13 est confondu avec le deuxième point de raccordement 12. Sur l’exemple de la figure 2, le troisième point de raccordement 13 peut être disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième point de raccordement 12 et en amont de l’échangeur interne 8. En amont de la première section d’échange thermique 9. Selon une variante non représentée, le troisième point de raccordement 13 peut être disposé sur la boucle principale A en amont du deuxième point de raccordement 12 et en aval du premier échangeur de chaleur 21 . On entend ainsi que le troisième point de raccordement 13 est en aval de la sortie 21 b du premier échangeur de chaleur 21 . [73] In the example of Figure 1, the third connection point 13 coincides with the second connection point 12. In the example of Figure 2, the third connection point 13 can be arranged on the main loop A downstream of the second connection point 12 and upstream of the internal exchanger 8. Upstream of the first heat exchange section 9. According to a variant not shown, the third connection point 13 can be arranged on the main loop A upstream of the second connection point 12 and downstream of the first heat exchanger 21 . It is thus understood that the third connection point 13 is downstream of the outlet 21b of the first heat exchanger 21 .
[74] Cette architecture de circuit permet notamment de diviser le débit de fluide réfrigérant entre une partie circulant dans la deuxième branche de dérivation C et une partie circulant dans la boucle principale A. Cette division du débit de fluide réfrigérant a lieu au niveau du troisième point de raccordement 13. Le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C circule à basse pression dans la deuxième section d’échange thermique 10 de l’échangeur interne 8. Le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A circule à haute pression dans la première section d’échange thermique 9 de l’échangeur interne 8. Le fluide réfrigérant à haute pression cède ainsi de la chaleur au fluide réfrigérant à basse pression. L’enthalpie du fluide réfrigérant à haute pression a donc diminué en sortie de l’échangeur interne 8. Cela permet notamment d’améliorer le transfert thermique au sein du deuxième échangeur de chaleur 22, lorsque celui-ci fonctionne en évaporateur. Lorsque le deuxième échangeur de chaleur 22 est couplé thermiquement à une source de chaleur dont on veut récupérer une partie de l’énergie dissipée, l’efficacité du transfert thermique dans le deuxième échangeur 22 est améliorée, ce qui permet d’améliorer l’efficacité de la récupération d’énergie. [74] This circuit architecture makes it possible in particular to divide the flow of refrigerant fluid between a part circulating in the second bypass branch C and a part circulating in the main loop A. This division of the flow of refrigerant fluid takes place at the level of the third connection point 13. The refrigerant fluid circulating in the second bypass branch C circulates at low pressure in the second heat exchange section 10 of the internal exchanger 8. The refrigerant fluid circulating in the main loop A circulates at high pressure in the first heat exchange section 9 of the internal exchanger 8. The high-pressure refrigerant fluid thus transfers heat to the low-pressure refrigerant fluid. The enthalpy of the high pressure refrigerant fluid has therefore decreased at the outlet of the internal exchanger 8. This makes it possible in particular to improve the heat transfer within the second heat exchanger 22, when the latter operates as an evaporator. When the second heat exchanger 22 is thermally coupled to a heat source from which it is desired to recover part of the dissipated energy, the efficiency of the heat transfer in the second exchanger 22 is improved, which makes it possible to improve the efficiency energy recovery.
[75] L’ élément 30 de la chaîne de traction du véhicule automobile est ici une batterie de stockage d’énergie électrique. L’élément 30 de la chaîne de traction du véhicule automobile peut aussi être un module électronique de pilotage d’un moteur électrique, par exemple un moteur électrique de traction du véhicule. En fonctionnement normal, la puissance électrique fournie par l’élément 30 de la chaîne de transmission dissipe de la chaleur dans le fluide réfrigérant lorsque celui-ci traverse le deuxième échangeur thermique 22. Les pertes thermiques de l’élément 30 peuvent ainsi être récupérées, au moins en partie. L’élément 30 de la chaîne de traction est couplé thermiquement au deuxième échangeur 22 par un liquide caloporteur circulant dans un circuit 40. Comme précédemment, le liquide caloporteur est un mélange d’eau glycolée. Une pompe de circulation, non représentée, fait circuler le liquide caloporteur dans le circuit 40. L’énergie dissipée par l’élément 30 est transférée au liquide caloporteur. Le liquide caloporteur du circuit 40 échange de la chaleur avec le fluide réfrigérant du deuxième échangeur thermique 22. [75] Element 30 of the motor vehicle traction chain is here an electrical energy storage battery. The element 30 of the traction chain of the motor vehicle can also be an electronic module for controlling an electric motor, for example an electric traction motor of the vehicle. In normal operation, the electrical power supplied by the element 30 of the transmission chain dissipates heat in the refrigerant fluid when the latter passes through the second heat exchanger 22. The heat losses of the element 30 can thus be recovered, at least in part. The element 30 of the traction chain is thermally coupled to the second exchanger 22 by a heat transfer liquid circulating in a circuit 40. As before, the heat transfer liquid is a mixture of glycol water. A circulation pump, not shown, circulates the heat transfer liquid in the circuit 40. The energy dissipated by the element 30 is transferred to the heat transfer liquid. The heat transfer liquid of the circuit 40 exchanges heat with the refrigerant fluid of the second heat exchanger 22.
[76] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, celui- ci comporte une troisième branche de dérivation D reliant un cinquième point de raccordement 15 disposé sur la boucle principale A en aval de l’échangeur de chaleur interne 8 et en amont du premier dispositif de détente 5 à un sixième point de raccordement 16 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur de chaleur 22 et en amont de la première entrée 3a du dispositif de compression 2, la troisième branche de dérivation D comportant successivement un troisième dispositif de détente 6 et un quatrième échangeur de chaleur 24 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [77] Le cinquième point de raccordement 15 est disposé sur la boucle principale A en aval de la première section d’échange thermique 9 de l’échangeur interne 8. [76] According to one embodiment of the thermal conditioning system, the latter comprises a third bypass branch D connecting a fifth connection point 15 arranged on the main loop A downstream of the internal heat exchanger 8 and upstream from the first expansion device 5 to a sixth connection point 16 arranged on the main loop A downstream from the second heat exchanger 22 and upstream from the first inlet 3a of the compression device 2, the third bypass branch D successively comprising a third expansion device 6 and a fourth heat exchanger 24 configured to exchange heat with an air flow Fi inside the passenger compartment of the motor vehicle. [77] The fifth connection point 15 is arranged on the main loop A downstream of the first heat exchange section 9 of the internal exchanger 8.
[78] Sur l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, le premier fluide caloporteur F1 est un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [78] In the example illustrated in Figures 1 to 4, the first heat transfer fluid F1 is an air flow Fi inside the passenger compartment of the motor vehicle.
[79] Selon une variante illustrée sur la figure 5, le premier fluide caloporteur F1 est un liquide caloporteur configuré pour échanger de la chaleur avec un cinquième échangeur de chaleur 25, le cinquième échangeur de chaleur 25 étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. Le liquide caloporteur circule dans un circuit 33 sous l’action d’une pompe 35. Le liquide caloporteur est par exemple un mélange d’eau et de glycol. [79] According to a variant illustrated in Figure 5, the first heat transfer fluid F1 is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a fifth heat exchanger 25, the fifth heat exchanger 25 being configured to exchange heat with a air flow Fi inside the passenger compartment of the motor vehicle. The heat transfer liquid circulates in a circuit 33 under the action of a pump 35. The heat transfer liquid is for example a mixture of water and glycol.
[80] Sur l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, le deuxième fluide caloporteur F2 est un flux d’air Fe extérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [80] In the example illustrated in Figures 1 to 4, the second heat transfer fluid F2 is a flow of air Fe outside the passenger compartment of the motor vehicle.
[81] Selon une variante illustrée sur la figure 6, le deuxième fluide caloporteur F2 est un liquide caloporteur configuré pour échanger de la chaleur avec un sixième échangeur de chaleur 26, le sixième échangeur de chaleur 26 étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fe extérieur à l’habitacle du véhicule automobile. Le liquide caloporteur F2 circule de même dans un circuit 34. Comme précédemment, le liquide caloporteur peut être un mélange d’eau et de glycol. Une pompe 36 assure la circulation du liquide caloporteur dans le circuit 34. Le circuit 34 est sur l’exemple illustré indépendant du circuit 33, c’est-à-dire que les deux circuits ne peuvent pas être mis en communication fluidique. Il est également possible que le circuit 33 et le circuit 34 soit reliés entre eux. Le choix du deuxième fluide caloporteur F2 est indépendant du choix du premier fluide caloporteur F1 . Le circuit 33 est indépendant du circuit 40. De même, le circuit 34 est indépendant du circuit 40. [81] According to a variant illustrated in Figure 6, the second heat transfer fluid F2 is a heat transfer liquid configured to exchange heat with a sixth heat exchanger 26, the sixth heat exchanger 26 being configured to exchange heat with a air flow Fe outside the passenger compartment of the motor vehicle. The heat transfer liquid F2 likewise circulates in a circuit 34. As before, the heat transfer liquid can be a mixture of water and glycol. A pump 36 ensures the circulation of the heat transfer liquid in the circuit 34. The circuit 34 is in the example illustrated independent of the circuit 33, that is to say that the two circuits cannot be placed in fluid communication. It is also possible for circuit 33 and circuit 34 to be interconnected. The choice of the second heat transfer fluid F2 is independent of the choice of the first heat transfer fluid F1. Circuit 33 is independent of circuit 40. Similarly, circuit 34 is independent of circuit 40.
[82] Selon un premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, illustré sur la figure 1 , le quatrième point de raccordement 14 est disposé en amont de la première entrée 3a de fluide réfrigérant du dispositif de compression 2. Le dispositif de compression 2 comporte ici une entrée 3a unique et une sortie 4 unique. [83] Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 2, le dispositif de compression 2 comporte une deuxième entrée 3b de fluide réfrigérant, et le quatrième point de raccordement 14 est relié à la deuxième entrée 3b du dispositif de compression 2. La deuxième entrée 3b de fluide réfrigérant est distincte de la première entrée 3a de fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est à basse pression au niveau de la première entrée 3a. Le fluide réfrigérant est à haute pression au niveau de la sortie 4. Au niveau de la deuxième entrée 3b, le fluide réfrigérant est à une pression intermédiaire entre la basse pression et la haute pression. Le dispositif de compression 2 comporte ici deux entrées 3a, 3b et une unique sortie 4. [82] According to a first embodiment of the thermal conditioning system 100, illustrated in Figure 1, the fourth connection point 14 is arranged upstream of the first refrigerant inlet 3a of the compression device 2. The compression device 2 here comprises a single input 3a and a single output 4. [83] According to a second embodiment, illustrated in Figure 2, the compression device 2 has a second inlet 3b of refrigerant fluid, and the fourth connection point 14 is connected to the second inlet 3b of the compression device 2. The second coolant inlet 3b is separate from the first coolant fluid inlet 3a. The refrigerant is at low pressure at the first inlet 3a. The refrigerant fluid is at high pressure at outlet 4. At second inlet 3b, the refrigerant fluid is at an intermediate pressure between low pressure and high pressure. The compression device 2 here comprises two inputs 3a, 3b and a single output 4.
[84] Le quatrième point de raccordement 14 peut coïncider avec la deuxième entrée 3b du dispositif de compression 2. Le quatrième point de raccordement 14 peut aussi être relié à la deuxième entrée 3b du dispositif de compression 2 par une portion de circuit possédant exactement une entrée et exactement une sortie de fluide réfrigérant. Autrement dit, le quatrième point de raccordement 14 peut être relié à la deuxième entrée 3b du dispositif de compression 2 par une portion tubulaire, comme c’est le cas sur l’exemple illustré. [84] The fourth connection point 14 can coincide with the second input 3b of the compression device 2. The fourth connection point 14 can also be connected to the second input 3b of the compression device 2 by a circuit portion having exactly one inlet and exactly one refrigerant outlet. In other words, the fourth connection point 14 can be connected to the second inlet 3b of the compression device 2 by a tubular portion, as is the case in the example illustrated.
[85] La figure 3 décrit un troisième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le système de conditionnement thermique 100 comporte une quatrième branche de dérivation E reliant un septième point de raccordement 17 disposé sur la boucle principale A en aval de l’échangeur interne 8 et en amont du premier dispositif de détente 5 à un huitième point de raccordement 18 disposé sur la première branche de dérivation B entre le troisième échangeur de chaleur 23 et le deuxième point de raccordement 12. La quatrième branche de dérivation E comporte un quatrième dispositif de détente 28. Sur l’exemple ici représenté, le système de conditionnement thermique 100 comprend une troisième branche de dérivation D définissant un cinquième point de raccordement 15 et un sixième point de raccordement 16. Le septième point de raccordement 17 est ainsi disposé sur la boucle principale A en aval de l’échangeur interne 8 et en amont du cinquième point de raccordement 15. [85] Figure 3 depicts a third embodiment. In this embodiment, the thermal conditioning system 100 comprises a fourth bypass branch E connecting a seventh connection point 17 disposed on the main loop A downstream of the internal exchanger 8 and upstream of the first expansion device 5 to an eighth connection point 18 disposed on the first branch B between the third heat exchanger 23 and the second connection point 12. The fourth branch E includes a fourth expansion device 28. In the example shown here, the thermal conditioning system 100 comprises a third bypass branch D defining a fifth connection point 15 and a sixth connection point 16. The seventh connection point 17 is thus arranged on the main loop A downstream of the internal exchanger 8 and upstream of the fifth connection point 15.
[86] Le système de conditionnement thermique 100 comporte aussi une cinquième branche de dérivation F reliant un neuvième point de raccordement 19 disposé sur la première branche de dérivation B entre le premier point de raccordement 1 1 et le troisième échangeur de chaleur 23 à un dixième point de raccordement 20 disposé sur la boucle principale A en amont de la première entrée 3a du dispositif de compression 2. Plus précisément, le dixième point de raccordement 20 est ici disposé sur la boucle principale A en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont de la première entrée 3a du dispositif de compression 2. La quatrième branche de dérivation E et la cinquième branche de dérivation F permettent un fonctionnement du système selon un mode dit pompe à chaleur. [86] The thermal conditioning system 100 also includes a fifth bypass branch F connecting a ninth connection point 19 arranged on the first bypass branch B between the first connection point 11 and the third heat exchanger 23 to a tenth connection point 20 arranged on the main loop A upstream of the first inlet 3a of the compression device 2. More specifically, the tenth connection point 20 is here arranged on the main loop A downstream from the fourth connection point 14 and upstream from the first inlet 3a of the compression device 2. The fourth bypass branch E and the fifth bypass branch F allow operation of the system according to a so-called heat pump mode.
[87] Le dixième point de raccordement 20 est disposé sur la boucle principale A entre le quatrième point de raccordement 14 et la première entrée 3a du dispositif de compression 2. Le dixième point de raccordement 20 peut être confondu avec le quatrième point de raccordement 14. [87] The tenth connection point 20 is arranged on the main loop A between the fourth connection point 14 and the first input 3a of the compression device 2. The tenth connection point 20 can be confused with the fourth connection point 14 .
[88] Selon une variante de réalisation, illustré sur la figure 4, le premier échangeur de chaleur 21 comporte deux sections d’échange thermique 31 , 32 configurées pour être parcourues en parallèle par le fluide réfrigérant. La perte de charge générée par le premier échangeur thermique 21 peut ainsi être minimisée, puisque chaque section d’échange thermique 31 , 32 est parcourue par une fraction du débit total. Les deux sections d’échange thermique 31 , 32 sont configurées pour échanger de la chaleur avec le premier fluide caloporteur F1 . Plus précisément, dans l’exemple illustré les deux sections d’échange thermique 31 , 32 sont configurées pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi. [88] According to an alternative embodiment, illustrated in Figure 4, the first heat exchanger 21 comprises two heat exchange sections 31, 32 configured to be traversed in parallel by the refrigerant. The pressure drop generated by the first heat exchanger 21 can thus be minimized, since each heat exchange section 31, 32 is traversed by a fraction of the total flow. The two heat exchange sections 31, 32 are configured to exchange heat with the first heat transfer fluid F1. More specifically, in the example illustrated the two heat exchange sections 31, 32 are configured to exchange heat with the interior air flow Fi.
[89] La boucle principale A de fluide réfrigérant comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 29 disposé en aval du sixième point de raccordement 16 et en amont de la première entrée 3a du dispositif de compression 2. [89] The main refrigerant loop A comprises a refrigerant fluid accumulation device 29 disposed downstream of the sixth connection point 16 and upstream of the first inlet 3a of the compression device 2.
[90] Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 29 est disposé en amont du quatrième point de raccordement 14. Autrement dit, dans une configuration avec un compresseur comportant une seule entrée, le dispositif d’accumulation 29 est disposée sur la portion de circuit comprise entre le sixième point de raccordement 16 et le quatrième point de raccordement 14. Lorsque la cinquième branche de dérivation F est présente, le dispositif d’accumulation 29 est disposé en amont du dixième point de raccordement 20. [91] Selon la variante de réalisation illustrée sur la figure 5, un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 29’ est disposé en aval du premier échangeur de chaleur 21 , et en amont du deuxième point de raccordement 12. Le premier fluide caloporteur F1 est dans ce cas un liquide caloporteur. Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 29’ est une bouteille déshydratante. Sur l’exemple de la figure 5, le système 100 possède deux dispositifs d’accumulation de fluide réfrigérant 29, 29’ distincts. Il est également possible d’avoir un unique dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant, qui est alors la bouteille déshydratante 29’ disposée en aval du premier échangeur de chaleur 21 . [90] The refrigerant fluid accumulation device 29 is arranged upstream of the fourth connection point 14. In other words, in a configuration with a compressor comprising a single inlet, the accumulation device 29 is arranged on the circuit portion between the sixth connection point 16 and the fourth connection point 14. When the fifth branch F is present, the storage device 29 is arranged upstream of the tenth connection point 20. [91] According to the embodiment illustrated in Figure 5, a coolant accumulation device 29 'is disposed downstream of the first heat exchanger 21, and upstream of the second connection point 12. The first heat transfer fluid F1 is in this case a heat transfer liquid. The refrigerant fluid accumulation device 29' is a dehydrating bottle. In the example of FIG. 5, the system 100 has two separate refrigerant fluid accumulation devices 29, 29'. It is also possible to have a single refrigerant fluid accumulation device, which is then the dehydrating bottle 29' placed downstream of the first heat exchanger 21 .
[92] Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend plusieurs vannes d’arrêt. Chaque vanne d’arrêt permet de sélectivement autoriser ou interdire une circulation de fluide réfrigérant à travers la vanne. Divers modes de fonctionnement peuvent ainsi être assurés. Chaque vanne d’arrêt est commandée par exemple par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique 100. La boucle principale A comporte une première vanne d’arrêt 41 . La première vanne d’arrêt 41 est disposée entre le premier point de raccordement 1 1 et le premier échangeur de chaleur 21 . La première branche de dérivation B comporte une deuxième vanne d’arrêt 42. La deuxième vanne d’arrêt 42 est disposée entre le premier point de raccordement 11 et le troisième échangeur de chaleur 23. La cinquième branche de dérivation F comprend une troisième vanne d’arrêt 43. Cette vanne d’arrêt 43 permet d’interrompre sélectivement la circulation de fluide réfrigérant dans la branche F. [92] Refrigerant circuit 1 includes several shut-off valves. Each shut-off valve makes it possible to selectively authorize or prohibit the circulation of refrigerant fluid through the valve. Various modes of operation can thus be ensured. Each stop valve is controlled for example by the electronic control unit of the thermal conditioning system 100. The main loop A comprises a first stop valve 41 . The first shut-off valve 41 is arranged between the first connection point 11 and the first heat exchanger 21. The first bypass branch B comprises a second shut-off valve 42. The second shut-off valve 42 is arranged between the first connection point 11 and the third heat exchanger 23. The fifth bypass branch F comprises a third valve stop 43. This stop valve 43 makes it possible to selectively interrupt the circulation of refrigerant fluid in the branch F.
[93] Le circuit de fluide réfrigérant 1 comprend aussi plusieurs clapets anti-retour. Un clapet anti-retour est un organe passif, c’est-à-dire fonctionnant sans commande électrique. La boucle principale A comporte un premier clapet anti-retour 51 configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le premier échangeur de chaleur 21. Le premier clapet anti-retour 51 est disposé entre le premier échangeur de chaleur 21 et le deuxième point de raccordement 12. Le premier clapet antiretour 51 est configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers la sortie 21 b du premier échangeur de chaleur 21 . [93] The refrigerant circuit 1 also includes several check valves. A non-return valve is a passive component, i.e. operating without electrical control. The main loop A comprises a first non-return valve 51 configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the first heat exchanger 21. The first non-return valve 51 is placed between the first heat exchanger 21 and the second connection point 12. The first non-return valve 51 is configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the outlet 21b of the first heat exchanger 21 .
[94] Selon une variante non représentée, la boucle principale A comporte une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le premier échangeur de chaleur 21. La vanne d’arrêt est ainsi utilisée à la place du clapet anti-retour. [94] According to a variant not shown, the main loop A comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the first heat exchanger 21. The shut-off valve is thus used instead of the non-return valve.
[95] La première branche de dérivation B comporte un troisième clapet anti-retour[95] The first bypass branch B has a third non-return valve
53 configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le troisième échangeur de chaleur 23. Le troisième clapet anti-retour 53 est disposé entre le troisième échangeur de chaleur 23 et le deuxième point de raccordement 12. Le troisième clapet anti-retour 53 est configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le premier point de raccordement 1 1 . 53 configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the third heat exchanger 23. The third non-return valve 53 is arranged between the third heat exchanger 23 and the second connection point 12. The third non-return valve 53 is configured to block a flow of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the first connection point 11.
[96] Comme précédemment, selon une variante non représentée, la première branche de dérivation B comporte une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le troisième échangeur de chaleur 23. [96] As before, according to a variant not shown, the first bypass branch B comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the third heat exchanger 23.
[97] La troisième branche de dérivation D comporte un deuxième clapet anti-retour 52 configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le sixième point de raccordement 16 vers le quatrième échangeur de chaleur 24. Le deuxième clapet anti-retour 52 est disposé entre le quatrième échangeur de chaleur 24 et le sixième point de raccordement 16. Le deuxième clapet anti-retour 52 est configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le sixième point de raccordement 16 vers la sortie 24b du quatrième échangeur de chaleur 24. De même, selon une variante non représentée, la troisième branche de dérivation D comporte une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le sixième point de raccordement 16 vers le quatrième échangeur de chaleur 24. [97] The third bypass branch D includes a second check valve 52 configured to block a flow of refrigerant fluid from the sixth connection point 16 to the fourth heat exchanger 24. The second check valve 52 is arranged between the fourth heat exchanger 24 and the sixth connection point 16. The second non-return valve 52 is configured to block a circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point 16 to the outlet 24b of the fourth heat exchanger 24. Similarly , according to a variant not shown, the third bypass branch D comprises a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the sixth connection point 16 to the fourth heat exchanger 24.
[98] La quatrième branche de dérivation E comporte un quatrième clapet anti-retour[98] The fourth bypass branch E includes a fourth non-return valve
54 configuré pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le huitième point de raccordement 18 vers le septième point de raccordement 17. Comme précédemment, la quatrième branche de dérivation E peut comporter une vanne d’arrêt configurée pour bloquer une circulation de fluide réfrigérant depuis le huitième point de raccordement 18 vers le septième point de raccordement 17. 54 configured to block a circulation of refrigerant fluid from the eighth connection point 18 to the seventh connection point 17. As before, the fourth bypass branch E may include a shut-off valve configured to block a circulation of refrigerant fluid from the eighth connection point 18 to the seventh connection point 17.
[99] Les figures 7 à 9 illustrent de manière schématique plusieurs modes de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, notamment sur la figure 3. Sur ces figures, les portions de circuit de fluide réfrigérant 1 dans lesquelles du fluide réfrigérant circule sont représentées en traits épais. Les portions de circuit 1 dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circule pas sont représentées en traits pointillés. L’élément 30 de la chaîne de traction est ici une batterie de stockage d’énergie électrique, qui alimente le moteur électrique assurant la traction du véhicule. La batterie 30 a ainsi tendance à dissiper de la chaleur lorsque le véhicule circule. [99] Figures 7 to 9 schematically illustrate several modes of operation of a thermal conditioning system 100 as described previously, in particular in FIG. 3. In these figures, the portions of refrigerant circuit 1 in which refrigerant fluid circulates are shown in thick lines. The portions of circuit 1 in which the refrigerant fluid does not circulate are shown in dotted lines. The element 30 of the traction chain is here an electrical energy storage battery, which supplies the electric motor ensuring the traction of the vehicle. The battery 30 thus tends to dissipate heat when the vehicle is moving.
[100] La figure 7 décrit de manière schématique un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100, dans un mode dit de récupération d’énergie. Dans ce mode de fonctionnement dit de récupération d’énergie, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur de chaleur 21 où il cède de la chaleur au premier fluide caloporteur F1 , se divise entre un premier débit Q1 circulant dans la deuxième branche de dérivation C et un deuxième débit Q2 circulant dans la boucle principale A, le premier débit Q1 circule successivement dans le deuxième dispositif de détente[100] Figure 7 schematically describes a method of operating a thermal conditioning system 100, in a so-called energy recovery mode. In this so-called energy recovery operating mode, the refrigerant circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and successively circulates in the first heat exchanger 21 where it transfers heat to the first heat transfer fluid F1 , is divided between a first flow Q1 circulating in the second bypass branch C and a second flow Q2 circulating in the main loop A, the first flow Q1 circulates successively in the second expansion device
7 où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne 8 où il reçoit de la chaleur du deuxième débit Q2, et rejoint une entrée 3a, 3b du dispositif de compression 2, le deuxième débit Q2 circule successivement dans I’ échangeur de chaleur interne7 where it passes at low pressure, in the internal heat exchanger 8 where it receives heat from the second flow Q2, and joins an inlet 3a, 3b of the compression device 2, the second flow Q2 circulates successively in the exchanger internal heat
8 où il cède de la chaleur au premier débit Q1 , dans le premier dispositif de détente 5 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 22 où il absorbe de la chaleur, et rejoint la première entrée 3a du dispositif de compression 2. 8 where it transfers heat to the first flow Q1, in the first expansion device 5 where it passes at low pressure, in the second heat exchanger 22 where it absorbs heat, and joins the first inlet 3a of the compression device 2.
[101] La figure 10 est un diagramme pression, enthalpie du fluide réfrigérant lors du cycle thermodynamique réalisé en mode dit de récupération d’énergie. La ligne désignée par le signe S correspond à la courbe de saturation du fluide réfrigérant utilisé dans le circuit 1 . Le point A3a illustre l’état du fluide réfrigérant à basse pression au niveau de l’entrée 3a du compresseur 2, et le point A4 illustre l’état du fluide réfrigérant à haute pression à la sortie 4 du compresseur 2. Le point A3 illustre l’état du débit Q de fluide réfrigérant à haute pression en sortie du premier échangeur 3. Le point A4 illustre l’état du fluide réfrigérant à basse pression en sortie du premier dispositif de détente 4. Le point A13 illustre l’état du débit de fluide réfrigérant Q au niveau du troisième point de raccordement 13. En ce point, le débit Q se divise entre un débit Q1 et un débit Q2. Le point A7 illustre l’état du débit Q1 en sortie du deuxième détendeur 7, c’est-à-dire à basse pression. Le point A14 illustre l’état du débit Q1 au niveau du quatrième point de raccordement 14, autrement dit après échange thermique dans l’échangeur interne 8. Au niveau du point A14, le débit Q1 est surchauffé, c’est-à-dire à une température supérieure à la température de saturation correspondant à la pression du point A14. Le point A15 illustre l’état du débit Q2 au niveau du cinquième point de raccordement 15, c’est- à-dire après échange thermique dans l’échangeur interne 8. Le point A5 correspond à l’état du débit Q2 en sortie du premier détendeur 5. La point A16 correspond à l’état du débit Q2 au niveau du sixième point de raccordement 16. Le fluide réfrigérant est principalement sous forme gazeuse, avec une fraction liquide. Le débit Q2 et le débit Q1 se rejoignent au niveau du quatrième point de raccordement 14 puis le débit Q total de fluide réfrigérant rejoint l’entrée 3a du compresseur 2. Le point A3a illustre l’état du point de mélange entre le débit Q1 et le débit Q2. Le deuxième débit Q2 de fluide réfrigérant, qui est à haute pression lorsqu’il traverse l’échangeur de chaleur interne 8, cède de la chaleur au premier débit de fluide réfrigérant Q1 , qui se trouve à basse pression lorsqu’il traverse l’échangeur interne 8. L’échange de chaleur dans l’échangeur interne 8 est quantifié par la différence d’enthalpie entre le point A7 et le point A14 d’une part, et par la différence d’enthalpie entre le point A13 et le point A15 d’autre part. Le deuxième débit Q2 est donc refroidi, ce qui fait que la fraction liquide du deuxième débit de fluide réfrigérant Q2 augmente. L’échange thermique réalisé dans le deuxième échangeur de chaleur 22, après détente dans le premier dispositif de détente 5, est ainsi amélioré. En effet, le deuxième échangeur de chaleur 22 fonctionne alors en évaporateur, et le transfert thermique dans cet évaporateur est amélioré lorsque la fraction liquide du fluide réfrigérant augmente. La quantité d’énergie récupérée de la batterie 30 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 22 est ainsi augmentée. La puissance thermique qu’il est possible de dissiper dans le flux d’air intérieur Fi afin de chauffer l’habitacle être augmentée. Le chauffage de l’habitacle du véhicule à partir de l’énergie récupérée de la chaîne de traction est amélioré. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant ne circule pas dans le troisième échangeur de chaleur 23. Ce mode de fonctionnement est donc particulièrement adapté aux configurations du système de conditionnement thermique 100 dans lesquelles le troisième échangeur 23 n’est pas présent. Le chauffage de l’habitacle est réalisé à partir de l’énergie donnée au fluide réfrigérant par le dispositif de compression 2 et à partir de l’énergie récupérée de la chaîne de traction. [101] Figure 10 is a pressure diagram, enthalpy of the refrigerant during the thermodynamic cycle carried out in so-called energy recovery mode. The line designated by the sign S corresponds to the saturation curve of the refrigerant fluid used in circuit 1 . Point A3a illustrates the state of the low-pressure refrigerant fluid at the inlet 3a of compressor 2, and point A4 illustrates the state of the high-pressure refrigerant fluid at the outlet 4 of compressor 2. Point A3 illustrates the state of the flow Q of high-pressure refrigerant fluid at the outlet of the first exchanger 3. Point A4 illustrates the state of the low-pressure refrigerant fluid in outlet of the first expansion device 4. Point A13 illustrates the state of the flow of refrigerant Q at the level of the third connection point 13. At this point, the flow Q is divided between a flow Q1 and a flow Q2. Point A7 illustrates the state of the flow Q1 at the outlet of the second regulator 7, that is to say at low pressure. Point A14 illustrates the state of the flow Q1 at the level of the fourth connection point 14, in other words after heat exchange in the internal exchanger 8. At the level of point A14, the flow Q1 is overheated, that is to say at a temperature above the saturation temperature corresponding to the pressure of point A14. Point A15 illustrates the state of flow Q2 at the level of the fifth connection point 15, that is to say after heat exchange in the internal exchanger 8. Point A5 corresponds to the state of flow Q2 at the outlet of the first expansion valve 5. The point A16 corresponds to the state of the flow Q2 at the level of the sixth connection point 16. The refrigerant fluid is mainly in gaseous form, with a liquid fraction. The flow Q2 and the flow Q1 meet at the level of the fourth connection point 14 then the total flow Q of refrigerant fluid joins the inlet 3a of the compressor 2. The point A3a illustrates the state of the mixing point between the flow Q1 and the flow Q2. The second flow Q2 of refrigerant fluid, which is at high pressure when it passes through the internal heat exchanger 8, transfers heat to the first flow of refrigerant fluid Q1, which is at low pressure when it passes through the exchanger internal 8. The heat exchange in the internal exchanger 8 is quantified by the enthalpy difference between point A7 and point A14 on the one hand, and by the enthalpy difference between point A13 and point A15 on the other hand. The second flow Q2 is therefore cooled, which causes the liquid fraction of the second flow of refrigerant Q2 to increase. The heat exchange carried out in the second heat exchanger 22, after expansion in the first expansion device 5, is thus improved. Indeed, the second heat exchanger 22 then operates as an evaporator, and the heat transfer in this evaporator is improved when the liquid fraction of the refrigerant fluid increases. The quantity of energy recovered from the battery 30 at the level of the second heat exchanger 22 is thus increased. The thermal power that it is possible to dissipate in the interior air flow Fi in order to heat the passenger compartment is increased. The heating of the passenger compartment of the vehicle from the energy recovered from the traction chain is improved. In this operating mode, the refrigerant fluid does not circulate in the third heat exchanger. heat 23. This mode of operation is therefore particularly suited to the configurations of the thermal conditioning system 100 in which the third exchanger 23 is not present. The heating of the passenger compartment is carried out from the energy given to the refrigerant fluid by the compression device 2 and from the energy recovered from the traction chain.
[102] Selon l’exemple de la figure 7, le premier débit de fluide réfrigérant Q1 rejoint la boucle principale A en amont de la première entrée 3a du dispositif de compression 2. [102] According to the example of Figure 7, the first flow of refrigerant Q1 joins the main loop A upstream of the first inlet 3a of the compression device 2.
[103] Selon un autre mode de réalisation, non représenté, le compresseur 2 peut être un compresseur comportant deux entrées distinctes 3a, 3b, et une sortie. Le premier débit de fluide réfrigérant Q1 rejoint la deuxième entrée 3b du dispositif de compression 2. Autrement dit, le premier débit de fluide réfrigérant rejoint l’entrée du compresseur 2 qui est à pression intermédiaire entre la basse pression régnant au niveau de la première entrée 3a et la haute pression régnant au niveau de la sortie 4. Le principe de fonctionnement selon ce mode dit de récupération d’énergie reste inchangé. [103] According to another embodiment, not shown, the compressor 2 may be a compressor comprising two separate inputs 3a, 3b, and an output. The first flow of refrigerant Q1 joins the second inlet 3b of the compression device 2. In other words, the first flow of refrigerant joins the inlet of the compressor 2 which is at an intermediate pressure between the low pressure prevailing at the level of the first inlet 3a and the high pressure prevailing at the outlet 4. The principle of operation according to this so-called energy recovery mode remains unchanged.
[104] Pour assurer ce mode de fonctionnement, la première vanne 41 est ouverte et permet une circulation de fluide réfrigérant, la deuxième vanne d’arrêt 42 et la troisième vanne d’arrêt 43 sont toutes les deux fermées et bloquent le passage de fluide réfrigérant. Le premier détendeur 5 ainsi que le deuxième détendeur 7 sont au moins partiellement ouverts, de façon à permettre une circulation de fluide réfrigérant. Le troisième dispositif de détente 6 et le quatrième dispositif de détente 28 sont tous les deux en position fermée de façon à bloquer la circulation de fluide réfrigérant. [104] To ensure this mode of operation, the first valve 41 is open and allows circulation of refrigerant fluid, the second shut-off valve 42 and the third shut-off valve 43 are both closed and block the passage of fluid refrigerant. The first expansion valve 5 as well as the second expansion valve 7 are at least partially open, so as to allow circulation of refrigerant fluid. The third expansion device 6 and the fourth expansion device 28 are both in the closed position so as to block the circulation of refrigerant fluid.
[105] Selon un aspect du procédé de fonctionnement, un débit du fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente 7 est ajustée de façon à ce qu’une surchauffe du premier débit Q1 de fluide réfrigérant en sortie de l’échangeur de chaleur interne 8 est comprise entre 5°C et 10°C. [105] According to one aspect of the method of operation, a flow rate of refrigerant at the outlet of the second expansion device 7 is adjusted so that overheating of the first flow Q1 of refrigerant at the outlet of the internal heat exchanger 8 is between 5°C and 10°C.
[106] On entend par surchauffe l’écart entre la température réelle du fluide réfrigérant, qui se trouve à une pression donnée, et la température de condensation du fluide réfrigérant correspondant à cette pression donnée. Une surchauffe nulle correspond à une vapeur saturée. Lorsque la surchauffe est positive, le fluide réfrigérant est entièrement sous forme vapeur. [106] Overheating means the difference between the actual temperature of the refrigerant, which is at a given pressure, and the condensation temperature of the refrigerant corresponding to this given pressure. zero overheating corresponds to saturated steam. When the superheat is positive, the refrigerant is entirely in vapor form.
[107] Le premier débit de fluide réfrigérant Q1 , sous forme de vapeur surchauffée, rejoint le deuxième débit de fluide réfrigérant Q2 qui comprend une fraction sous forme liquide. La fraction liquide du mélange obtenu est ainsi plus faible que celle du deuxième débit Q2 de fluide réfrigérant. La quantité de réfrigérant liquide susceptible de rejoindre la première entrée du compresseur 3a est ainsi réduite. La quantité d’énergie récupérée au niveau du deuxième échangeur de chaleur 22 est ainsi optimisée tout en optimisant le fonctionnement du dispositif de compression 2. [107] The first flow of refrigerant Q1, in the form of superheated vapor, joins the second flow of refrigerant Q2 which includes a fraction in liquid form. The liquid fraction of the mixture obtained is thus lower than that of the second flow rate Q2 of refrigerant fluid. The quantity of liquid refrigerant capable of reaching the first inlet of the compressor 3a is thus reduced. The amount of energy recovered at the level of the second heat exchanger 22 is thus optimized while optimizing the operation of the compression device 2.
[108] Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, un débit du fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente 7 est ajustée de façon à ce qu’une surchauffe du débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du quatrième point de raccordement 14 est comprise entre 3°C et 10°C. [108] According to a variant implementation of the method, a flow rate of refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device 7 is adjusted so that overheating of the flow rate of refrigerant fluid circulating in the main loop A downstream of the fourth connection point 14 is between 3°C and 10°C.
[109] Le quatrième point de raccordement 14 est le point où le premier débit Q1 et le deuxième débit Q2 se rejoignent, avant de rejoindre l’entrée 3a du dispositif de compression 2. Le fluide réfrigérant circulant dans la portion de boucle principale A comprise entre le quatrième point de raccordement 14 et l’entrée 3a du dispositif de compression 2 est à l’état gazeux, puisque le fluide réfrigérant est surchauffé. La perte de charge dans cette portion de circuit est ainsi plus faible que lorsqu’une fraction du fluide réfrigérant est à l’état liquide. Ainsi, le contrôle du niveau de détente assuré par le deuxième dispositif de détente 7 permet de réduire la perte de charge dans le circuit de fluide réfrigérant 1 . Le coefficient de performance du système de conditionnement thermique 100 est ainsi amélioré. [109] The fourth connection point 14 is the point where the first flow Q1 and the second flow Q2 meet, before joining the inlet 3a of the compression device 2. The refrigerant flowing in the main loop portion A included between the fourth connection point 14 and the inlet 3a of the compression device 2 is in the gaseous state, since the refrigerant fluid is overheated. The pressure drop in this portion of the circuit is thus lower than when a fraction of the refrigerant fluid is in the liquid state. Thus, the control of the level of expansion ensured by the second expansion device 7 makes it possible to reduce the pressure drop in the refrigerant circuit 1 . The coefficient of performance of the thermal conditioning system 100 is thus improved.
[110] La figure 8 illustre le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un autre mode de fonctionnement. Selon ce procédé de fonctionnement dans un mode dit pompe à chaleur et récupération d’énergie, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur de chaleur 21 où il cède de la chaleur au premier fluide caloporteur F1 , se divise entre un premier débit Q1 circulant dans la deuxième branche de dérivation C et un deuxième débit Q2 circulant dans la boucle principale A, le premier débit Q1 circule successivement dans le deuxième dispositif de détente 7 où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne 8 où il reçoit de la chaleur du deuxième débit Q2, rejoint la boucle principale A et rejoint une entrée 3a, 3b du dispositif de compression 2, le deuxième débit Q2 circule successivement dans I’ échangeur de chaleur interne[110] Figure 8 illustrates the operation of the thermal conditioning system 100 according to another mode of operation. According to this method of operation in a so-called heat pump and energy recovery mode, the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and successively circulates in the first heat exchanger 21 where it yields heat to the first heat transfer fluid F1, is divided between a first flow Q1 circulating in the second bypass branch C and a second flow Q2 circulating in the main loop A, the first flow Q1 circulates successively in the second expansion device 7 where it passes at low pressure, into the internal heat exchanger 8 where it receives heat from the second flow Q2, joins the main loop A and joins an inlet 3a, 3b of the compression device 2, the second flow Q2 circulates successively in the internal heat exchanger
8 où il cède de la chaleur au premier débit Q1 , se divise entre un troisième débit Q3 circulant dans la boucle principale A et un quatrième débit Q4 circulant dans la quatrième branche de dérivation E, le troisième débit Q3 circule dans le premier dispositif de détente 5 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 22 où il absorbe de la chaleur, le quatrième débit Q4 circule dans le quatrième dispositif de détente 28 où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur 23 où il absorbe de la chaleur du deuxième fluide caloporteur F2, et rejoint la boucle principale A en amont de la première entrée 3a du dispositif de compression 2. 8 where it yields heat to the first flow Q1, is divided between a third flow Q3 circulating in the main loop A and a fourth flow Q4 circulating in the fourth bypass branch E, the third flow Q3 circulates in the first expansion device 5 where it passes at low pressure, in the second heat exchanger 22 where it absorbs heat, the fourth flow Q4 circulates in the fourth expansion device 28 where it passes at low pressure, in the third heat exchanger 23 where it absorbs heat from the second heat transfer fluid F2, and joins the main loop A upstream of the first inlet 3a of the compression device 2.
[111] Ce mode de fonctionnement diffère du mode de fonctionnement précédent en ce qu’une partie du débit de fluide réfrigérant, désignée par Q4, circule dans le troisième échangeur de chaleur 23. Le débit Q4 est détendu à basse pression dans le quatrième détendeur 28. La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant dans le troisième échangeur de chaleur 23 est fournie par le deuxième fluide caloporteur F2. Le deuxième fluide caloporteur peut être un liquide caloporteur circulant en circuit fermé, comme c’est le cas sur la variante illustrée sur la figure 6. Sur l’exemple illustré sur les figures 7à 9, le deuxième fluide caloporteur F2 est le flux d’air extérieur Fe. Dans ce mode de fonctionnement, la chaleur récupérée de la batterie 30 et la chaleur récupérée du flux d’air extérieur Fe contribuent toutes les deux à dissiper de la chaleur dans le flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur de chaleur 21 . La répartition du débit Q2 entre le débit Q3 et le débit Q4 est réalisé en ajustant la section de passage du premier détendeur 5 et celle du quatrième détendeur 28. [111] This mode of operation differs from the previous mode of operation in that part of the flow of refrigerant fluid, designated by Q4, circulates in the third heat exchanger 23. The flow Q4 is expanded at low pressure in the fourth expansion valve 28. The heat necessary for the evaporation of the refrigerant fluid in the third heat exchanger 23 is provided by the second heat transfer fluid F2. The second heat transfer fluid can be a heat transfer fluid circulating in a closed circuit, as is the case in the variant illustrated in FIG. 6. In the example illustrated in FIGS. 7 to 9, the second heat transfer fluid F2 is the flow of outdoor air Fe. In this mode of operation, the heat recovered from the coil 30 and the heat recovered from the outdoor air flow Fe both contribute to dissipating heat in the indoor air flow Fi at the level of the first exchanger heat 21 . The distribution of the flow Q2 between the flow Q3 and the flow Q4 is achieved by adjusting the passage section of the first regulator 5 and that of the fourth regulator 28.
[112] Ce mode de fonctionnement permet d’améliorer l’efficacité du chauffage de l’habitacle pour les configurations du système de conditionnement thermique dans lesquelles le troisième échangeur de chaleur 23 est présent. [113] La figure 9 illustre le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un troisième mode de fonctionnement. Selon ce mode de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, dit mode de climatisation, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le troisième échangeur de chaleur 23 où il cède de la chaleur au deuxième fluide caloporteur F2, se divise entre un premier débit Q1 circulant dans la deuxième branche de dérivation C et un deuxième débit Q2 circulant dans la boucle principale A, le premier débit Q1 circule successivement dans le deuxième dispositif de détente[112] This mode of operation makes it possible to improve the efficiency of the heating of the passenger compartment for the configurations of the thermal conditioning system in which the third heat exchanger 23 is present. [113] Figure 9 illustrates the operation of the thermal conditioning system 100 according to a third mode of operation. According to this mode of operation of the thermal conditioning system 100, called air conditioning mode, the refrigerant circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the third heat exchanger 23 where it yields heat. to the second heat transfer fluid F2, is divided between a first flow Q1 circulating in the second bypass branch C and a second flow Q2 circulating in the main loop A, the first flow Q1 circulates successively in the second expansion device
7 où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne 8 où il reçoit de la chaleur du deuxième débit Q2, rejoint la boucle principale A et rejoint une entrée 3a, 3b du dispositif de compression 2, le deuxième débit Q2 circule successivement dans I’ échangeur de chaleur interne7 where it passes at low pressure, into the internal heat exchanger 8 where it receives heat from the second flow Q2, joins the main loop A and joins an inlet 3a, 3b of the compression device 2, the second flow Q2 circulates successively in the internal heat exchanger
8 où il cède de la chaleur au premier débit Q1 , dans le troisième dispositif de détente 6 où il passe à basse pression, dans le quatrième échangeur de chaleur 24 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, et rejoint la boucle principale A en amont de la première entrée 3a du dispositif de compression 2. 8 where it yields heat to the first flow Q1, in the third expansion device 6 where it passes at low pressure, in the fourth heat exchanger 24 where it absorbs heat from the internal air flow Fi, and joins the main loop A upstream of the first input 3a of the compression device 2.
[114] Comme précédemment, le deuxième fluide caloporteur F2 est le flux d’air extérieur Fe. Le deuxième fluide caloporteur F2 peut aussi être un liquide caloporteur circulant en circuit fermé. Dans ce mode de fonctionnement, le troisième échangeur de chaleur 23 fonctionne en condenseur. Le quatrième échangeur de chaleur 24 fonctionne en évaporateur. L’échangeur de chaleur interne 8 permet ici d’améliorer l’efficacité du refroidissement du flux d’air intérieur Fi dans le quatrième échangeur 24. [114] As before, the second heat transfer fluid F2 is the external air flow Fe. The second heat transfer fluid F2 can also be a heat transfer fluid circulating in a closed circuit. In this mode of operation, the third heat exchanger 23 operates as a condenser. The fourth heat exchanger 24 operates as an evaporator. The internal heat exchanger 8 here makes it possible to improve the efficiency of the cooling of the internal air flow Fi in the fourth exchanger 24.

Claims

28 Revendications 28 Claims
[Revendication 1] Système de conditionnement thermique (100) comportant un circuit (1 ) de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit (1 ) de fluide réfrigérant comportant: [Claim 1] Thermal conditioning system (100) comprising a circuit (1) of refrigerant fluid configured to circulate a refrigerant fluid, the circuit (1) of refrigerant fluid comprising:
Une boucle principale (A) comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant: A main loop (A) successively comprising, depending on the direction of circulation of the refrigerant fluid:
-- Un dispositif de compression (2) comportant une sortie (4) et au moins une première entrée (3a) de fluide réfrigérant, -- A compression device (2) comprising an outlet (4) and at least a first inlet (3a) for refrigerant fluid,
-- Un premier échangeur de chaleur (21 ) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur (F1 ), -- A first heat exchanger (21) configured to exchange heat with a first heat transfer fluid (F1),
-- Un premier dispositif de détente (5) -- A first expansion device (5)
-- Un deuxième échangeur de chaleur (22) configuré pour échanger de la chaleur avec un élément (30) d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile, -- A second heat exchanger (22) configured to exchange heat with an element (30) of a traction chain of a motor vehicle,
Une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (1 1 ) disposé sur la boucle principale (A) en aval de la sortie (4) du dispositif de compression (2) et en amont du premier échangeur de chaleur (21 ) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur de chaleur (21 ) et en amont du premier dispositif de détente (5), la première branche de dérivation (B) comportant un troisième échangeur de chaleur (23) configuré pour échangeur de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur (F2), A first bypass branch (B) connecting a first connection point (1 1) arranged on the main loop (A) downstream of the outlet (4) of the compression device (2) and upstream of the first heat exchanger ( 21) to a second connection point (12) disposed on the main loop (A) downstream of the first heat exchanger (21) and upstream of the first expansion device (5), the first bypass branch (B) comprising a third heat exchanger (23) configured to exchange heat with a second heat transfer fluid (F2),
Une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur de chaleur (21 ) et en amont du premier dispositif de détente (5) à un quatrième point de raccordement (14, 14’) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur de chaleur (22) et en amont de la sortie (4) du dispositif de compression (2), la deuxième branche de dérivation (C) comportant un deuxième dispositif de détente (7), A second bypass branch (C) connecting a third connection point (13) arranged on the main loop (A) downstream of the first heat exchanger (21) and upstream of the first expansion device (5) to a fourth point connection (14, 14') arranged on the main loop (A) downstream of the second heat exchanger (22) and upstream of the outlet (4) of the compression device (2), the second bypass branch (C ) comprising a second expansion device (7),
- un échangeur de chaleur interne (8) disposé conjointement sur la boucle principale (A) en aval du deuxième point de raccordement (12) ainsi que du troisième point de raccordement (13), et en amont du premier dispositif de détente (5) et sur la deuxième branche de dérivation (C) en aval du deuxième dispositif de détente (7). [Revendication 2] Système de conditionnement thermique selon la revendication 1 , comportant une troisième branche de dérivation (D) reliant un cinquième point de raccordement (15) disposé sur la boucle principale (A) en aval de l’échangeur de chaleur interne (8) et en amont du premier dispositif de détente (5) à un sixième point de raccordement (16) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur de chaleur (22) et en amont de la première entrée (3a) du dispositif de compression - an internal heat exchanger (8) arranged jointly on the main loop (A) downstream of the second connection point (12) as well as the third connection point (13), and upstream of the first expansion device (5) and on the second bypass branch (C) downstream of the second expansion device (7). [Claim 2] Thermal conditioning system according to claim 1, comprising a third bypass branch (D) connecting a fifth connection point (15) arranged on the main loop (A) downstream of the internal heat exchanger (8 ) and upstream of the first expansion device (5) at a sixth connection point (16) arranged on the main loop (A) downstream of the second heat exchanger (22) and upstream of the first inlet (3a) of the compression device
(2), la troisième branche de dérivation (D) comportant successivement un troisième dispositif de détente (6) et un quatrième échangeur de chaleur (24) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air (Fi) intérieur à l’habitacle du véhicule automobile. (2), the third bypass branch (D) successively comprising a third expansion device (6) and a fourth heat exchanger (24) configured to exchange heat with an air flow (Fi) inside the passenger compartment of the motor vehicle.
[Revendication 3] Système de conditionnement thermique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier fluide caloporteur (F1 ) est un flux d’air (Fi) intérieur à l’habitacle du véhicule automobile, et dans lequel le deuxième fluide caloporteur (F2) est un flux d’air (Fe) extérieur à l’habitacle du véhicule automobile. [Claim 3] Thermal conditioning system according to claim 1 or 2, in which the first heat transfer fluid (F1) is an air flow (Fi) inside the passenger compartment of the motor vehicle, and in which the second heat transfer fluid ( F2) is an air flow (Fe) outside the passenger compartment of the motor vehicle.
[Revendication 4] Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le quatrième point de raccordement (14) est disposé en amont de la première entrée (3a) de fluide réfrigérant du dispositif de compression (2). [Claim 4] Thermal conditioning system according to one of the preceding claims, in which the fourth connection point (14) is arranged upstream of the first refrigerant fluid inlet (3a) of the compression device (2).
[Revendication 5] Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de compression (2) comporte une deuxième entrée (3b) de fluide réfrigérant, et dans lequel le quatrième point de raccordement (14) est relié à la deuxième entrée (3b) du dispositif de compression (2). [Claim 5] Thermal conditioning system according to one of Claims 1 to 3, in which the compression device (2) comprises a second inlet (3b) for refrigerant fluid, and in which the fourth connection point (14) is connected to the second input (3b) of the compression device (2).
[Revendication 6] Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, comportant une quatrième branche de dérivation (E) reliant un septième point de raccordement (17) disposé sur la boucle principale (A) en aval de l’échangeur interne (8) et en amont du premier dispositif de détente (5) à un huitième point de raccordement (18) disposé sur la première branche de dérivation (B) entre le troisième échangeur de chaleur (23) et le deuxième point de raccordement (12), la quatrième branche de dérivation (E) comportant un quatrième dispositif de détente (28), le système de conditionnement thermique comportant une cinquième branche de dérivation (F) reliant un neuvième point de raccordement (19) disposé sur la première branche de dérivation (B) entre le premier point de raccordement (1 1 ) et le troisième échangeur de chaleur (23) à un dixième point de raccordement (20) disposé sur la boucle principale (A) en amont de la première entrée (3a) du dispositif de compression (2). [Claim 6] Thermal conditioning system according to one of the preceding claims, comprising a fourth bypass branch (E) connecting a seventh connection point (17) arranged on the main loop (A) downstream of the internal exchanger ( 8) and upstream of the first expansion device (5) at an eighth connection point (18) arranged on the first branch branch (B) between the third heat exchanger (23) and the second connection point (12) , the fourth bypass branch (E) comprising a fourth expansion device (28), the thermal conditioning system comprising a fifth branch branch (F) connecting a ninth connection point (19) disposed on the first branch branch (B) between the first connection point (1 1) and the third heat exchanger ( 23) to a tenth connection point (20) arranged on the main loop (A) upstream of the first inlet (3a) of the compression device (2).
[Revendication 7] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 6, dans un mode dit de récupération d’énergie, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur de chaleur (21 ) où il cède de la chaleur au premier fluide caloporteur (F1 ), se divise entre un premier débit (Q1 ) circulant dans la deuxième branche de dérivation (C) et un deuxième débit (Q2) circulant dans la boucle principale (A), le premier débit (Q1 ) circule successivement dans le deuxième dispositif de détente[Claim 7] Method of operating a thermal conditioning system (100) according to one of Claims 1 to 6, in a so-called energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device (2 ) where it passes at high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger (21) where it yields heat to the first heat transfer fluid (F1), is divided between a first flow (Q1) circulating in the second bypass branch (C) and a second flow (Q2) circulating in the main loop (A), the first flow (Q1) circulates successively in the second expansion device
(7) où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne (8) où il reçoit de la chaleur du deuxième débit (Q2), et rejoint une entrée (3a, 3b) du dispositif de compression (2), le deuxième débit (Q2) circule successivement dans l’ échangeur de chaleur interne(7) where it passes at low pressure, into the internal heat exchanger (8) where it receives heat from the second flow (Q2), and joins an inlet (3a, 3b) of the compression device (2), the second flow (Q2) circulates successively in the internal heat exchanger
(8) où il cède de la chaleur au premier débit (Q1 ), dans le premier dispositif de détente (5) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur (22) où il absorbe de la chaleur, et rejoint la première entrée (3a) du dispositif de compression (2). (8) where it yields heat to the first flow (Q1), in the first expansion device (5) where it passes at low pressure, in the second heat exchanger (22) where it absorbs heat, and joins the first input (3a) of the compression device (2).
[Revendication 8] Procédé de fonctionnement selon la revendication 7, dans lequel un débit du fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente (7) est ajustée de façon à ce qu’une surchauffe du premier débit (Q1 ) de fluide réfrigérant en sortie de l’échangeur de chaleur interne (8) est comprise inférieure à 10°C, de préférence comprise entre 5°C et 10°C. [Claim 8] Operating method according to claim 7, in which a flow rate of the refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device (7) is adjusted so that superheating of the first flow rate (Q1) of refrigerant fluid at the outlet of the internal heat exchanger (8) is less than 10°C, preferably between 5°C and 10°C.
[Revendication 9] Procédé de fonctionnement selon la revendication 7, dans lequel un débit du fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente (7) est ajustée de façon à ce qu’une surchauffe du débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale (A) en aval du quatrième point de raccordement (14) est inférieure à 10°C, de préférence comprise entre 3°C et 10°C. [Claim 9] Operating method according to claim 7, in which a flow rate of the refrigerant fluid at the outlet of the second expansion device (7) is adjusted so that superheating of the flow of refrigerant fluid circulating in the main loop (A) downstream of the fourth connection point (14) is less than 10°C, preferably between 3°C and 10°C.
[Revendication 10] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 6, dans un mode dit pompe à chaleur et récupération d’énergie, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur de chaleur (21 ) où il cède de la chaleur au premier fluide caloporteur (F1 ), se divise entre un premier débit (Q1 ) circulant dans la deuxième branche de dérivation (C) et un deuxième débit (Q2) circulant dans la boucle principale (A), le premier débit (Q1 ) circule successivement dans le deuxième dispositif de détente[Claim 10] Method of operating a thermal conditioning system (100) according to claim 6, in a so-called heat pump and energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device (2) where it passes at high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger (21) where it yields heat to the first heat transfer fluid (F1), is divided between a first flow (Q1) circulating in the second bypass branch (C ) and a second flow (Q2) circulating in the main loop (A), the first flow (Q1) circulates successively in the second expansion device
(7) où il passe à basse pression, dans l’échangeur de chaleur interne (8) où il reçoit de la chaleur du deuxième débit (Q2), rejoint la boucle principale (A) et rejoint une entrée (3a, 3b) du dispositif de compression (2), le deuxième débit (Q2) circule successivement dans l’ échangeur de chaleur interne(7) where it passes at low pressure, into the internal heat exchanger (8) where it receives heat from the second flow (Q2), joins the main loop (A) and joins an inlet (3a, 3b) of the compression device (2), the second flow (Q2) circulates successively in the internal heat exchanger
(8) où il cède de la chaleur au premier débit (Q1 ), se divise entre un troisième débit (Q3) circulant dans la boucle principale (A) et un quatrième débit (Q4) circulant dans la quatrième branche de dérivation (E), le troisième débit (Q3) circule dans le premier dispositif de détente (5) où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur (22) où il absorbe de la chaleur, le quatrième débit (Q4) circule dans le quatrième dispositif de détente (28) où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur (23) où il absorbe de la chaleur du deuxième fluide caloporteur (F2), et rejoint la boucle principale (A) en amont de la première entrée (3a) du dispositif de compression (2). (8) where it yields heat to the first flow (Q1), splits between a third flow (Q3) circulating in the main loop (A) and a fourth flow (Q4) circulating in the fourth bypass branch (E) , the third flow (Q3) circulates in the first expansion device (5) where it passes at low pressure, in the second heat exchanger (22) where it absorbs heat, the fourth flow (Q4) circulates in the fourth expansion device (28) where it passes at low pressure, into the third heat exchanger (23) where it absorbs heat from the second heat transfer fluid (F2), and joins the main loop (A) upstream of the first inlet (3a) of the compression device (2).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110174014A1 (en) * 2008-10-01 2011-07-21 Carrier Corporation Liquid vapor separation in transcritical refrigerant cycle
FR3028016A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-06 Valeo Systemes Thermiques THERMAL MANAGEMENT DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE
CN107757298A (en) * 2017-11-01 2018-03-06 蔚来汽车有限公司 Air injection enthalpy-increasing heat pump type air conditioning system and the electric car including the heat pump type air conditioning system
US20200130472A1 (en) * 2018-10-30 2020-04-30 Hanon Systems Device for an air conditioning system of a motor vehicle and method for operating the device
DE102020119813A1 (en) * 2020-07-28 2022-02-03 Hanon Systems Refrigerant circuit of a combined refrigeration system and heat pump with integrated steam injection circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110174014A1 (en) * 2008-10-01 2011-07-21 Carrier Corporation Liquid vapor separation in transcritical refrigerant cycle
FR3028016A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-06 Valeo Systemes Thermiques THERMAL MANAGEMENT DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE
CN107757298A (en) * 2017-11-01 2018-03-06 蔚来汽车有限公司 Air injection enthalpy-increasing heat pump type air conditioning system and the electric car including the heat pump type air conditioning system
US20200130472A1 (en) * 2018-10-30 2020-04-30 Hanon Systems Device for an air conditioning system of a motor vehicle and method for operating the device
DE102020119813A1 (en) * 2020-07-28 2022-02-03 Hanon Systems Refrigerant circuit of a combined refrigeration system and heat pump with integrated steam injection circuit

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