WO2023083871A1 - Procédé de degivrage d'un système de conditionnement thermique - Google Patents

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WO2023083871A1
WO2023083871A1 PCT/EP2022/081286 EP2022081286W WO2023083871A1 WO 2023083871 A1 WO2023083871 A1 WO 2023083871A1 EP 2022081286 W EP2022081286 W EP 2022081286W WO 2023083871 A1 WO2023083871 A1 WO 2023083871A1
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heat
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fluid
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Rody El Chammas
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Valeo Systemes Thermiques
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    • F25B2347/00—Details for preventing or removing deposits or corrosion
    • F25B2347/02—Details of defrosting cycles

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems.
  • thermal conditioning systems can in particular be fitted to a motor vehicle.
  • These systems make it possible to achieve thermal regulation of various parts of the vehicle, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, in the case of an electrically powered vehicle.
  • Heat exchanges are mainly managed by the compression and expansion of a refrigerant fluid within several heat exchangers.
  • Thermal conditioning systems commonly use a refrigerant loop and a coolant loop exchanging heat with the refrigerant. Such systems are thus called indirect.
  • Patent EP2933586 B1 is an example.
  • the refrigerant fluid loop makes it possible in particular to heat the passenger compartment of the vehicle by dissipating in a flow of air intended for the passenger compartment the heat originating from the condensation of the high-pressure refrigerant fluid.
  • the vaporization of the low-pressure refrigerant fluid is obtained by absorbing heat from an air flow external to the vehicle.
  • This vaporization of the low-pressure refrigerant fluid takes place in a heat exchanger generally located on the front face of the vehicle. The outside air flow is cooled by the heat exchanger with the refrigerant.
  • the present invention provides a method for defrosting a thermal conditioning system, the thermal conditioning system comprising:
  • a heat transfer liquid circuit configured to circulate a heat transfer liquid
  • a refrigerant circuit comprising successively: a compression device, a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid, a first expansion device, a first heat exchanger configured to exchange heat with a first flow of air, the first heat exchanger being configured to operate at least as an evaporator, and being capable of accumulating frost, the refrigerant fluid further comprising a second expansion device arranged upstream of a second heat exchanger, the second heat exchanger being configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle, the circuit heat transfer liquid comprising a third heat exchanger configured to be thermally coupled with the first heat exchanger, the defrosting method comprising the steps:
  • the coolant can take heat from the element of the electric traction chain at the level of the second heat exchanger .
  • This withdrawn heat is transferred to the heat transfer liquid at the level of the two-fluid exchanger, which makes it possible to heat the heat transfer liquid.
  • the circulation in the third heat exchanger of the heated heat transfer liquid makes it possible to melt the ice accumulated on the first heat exchanger.
  • the heat source to melt the ice is thus the element of the traction chain. The use of a specific additional heating device is thus avoided.
  • step (ii) of circulation of the refrigerant fluid in the second heat exchanger the refrigerant fluid is at low pressure.
  • step (iii) of circulation of the refrigerant fluid in the two-fluid heat exchanger the refrigerant fluid is at high pressure.
  • the second heat exchanger is arranged jointly on the refrigerant circuit and on the coolant circuit so as to allow heat exchange between the coolant and the coolant.
  • the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electric traction motor of the vehicle.
  • the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electronic module for controlling an electric traction motor of the vehicle.
  • the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electrical energy storage battery.
  • the third heat exchanger is configured to exchange heat with the first air flow.
  • the third heat exchanger is arranged upstream of the first heat exchanger in a flow direction of the first air flow.
  • the first airflow is an airflow outside the vehicle cabin.
  • the flow rate of heat transfer liquid in the third heat exchanger is equal to the flow rate of heat transfer liquid in the two-fluid exchanger during step iv) of circulation of the heated heat transfer liquid in the in the third heat exchanger.
  • the element of the electric powertrain of the vehicle is configured to exchange heat with the refrigerant fluid circulating in the second heat exchanger.
  • the element of the electric powertrain of the vehicle is configured to exchange heat with a heat transfer liquid circulating in an auxiliary heat transfer liquid loop.
  • the second heat exchanger is configured to exchange heat with the coolant circulating in the auxiliary coolant loop.
  • the second heat exchanger is a plate heat exchanger.
  • the coolant circuit includes a main circulation loop, the main loop comprising the two-fluid heat exchanger.
  • the auxiliary coolant loop can be selectively placed in communication with the main coolant loop.
  • the auxiliary coolant loop can be selectively separated from the main coolant loop.
  • the main coolant loop includes a pump configured to circulate the coolant.
  • the auxiliary coolant loop comprises a pump, not shown, configured to circulate the coolant.
  • step (iv) of circulation of coolant in the third heat exchanger comprises the sub-steps:
  • the sub-step of generating a first air flow comprises activating a motor-fan unit, the motor-fan unit being configured to circulate a flow of air from the third heat exchanger to the first heat exchanger.
  • the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising two levels.
  • the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising three levels.
  • the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising N levels, N being an integer strictly greater than 3.
  • the method comprises the sub-steps:
  • step (iv) of circulation of coolant in the third heat exchanger is repeated until an absence of accumulated ice is detected.
  • the deicing process may include the step:
  • step i) When the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is detected in step i), prohibit the circulation of refrigerant fluid in the first heat exchanger.
  • the process includes the step:
  • step (v2) if a presence of accumulated ice is detected, keeping the thermal conditioning system in operation and repeating step (iv) of circulating a flow of heat transfer liquid in the third heat exchanger until an absence of accumulated ice.
  • the thermal conditioning system comprises a device configured to vary a passage section of the flow of outside air upstream of the third heat exchanger between a minimum open position and a position of maximum opening.
  • the de-icing method may comprise the steps: vi) detecting a forward speed of the vehicle, vii) if the speed of the vehicle is greater than a predetermined threshold, positioning the device for varying the flow passage section d outside air upstream of the third heat exchanger at the minimum open position during the stage (iv) circulation of the heated heat transfer liquid in the third heat exchanger.
  • the invention also relates to a thermal conditioning system comprising:
  • a heat transfer liquid circuit configured to circulate a heat transfer liquid
  • a refrigerant circuit comprising successively: a compression device, a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid, a first expansion device, a first heat exchanger configured to exchange heat with a first flow of air, the first heat exchanger being configured to operate at least as an evaporator, and being capable of accumulating frost, the refrigerant fluid further comprising a second expansion device arranged upstream of a second heat exchanger, the second heat exchanger being configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle, the circuit heat transfer liquid comprising a third heat exchanger configured to be thermally coupled with the first heat exchanger,
  • An electronic control unit configured to implement the defrosting process as described above.
  • the coolant circuit comprises a first branch connecting a first connection point arranged on the main loop to a second connection point arranged on the auxiliary loop.
  • the coolant circuit comprises a second branch connecting a third connection point arranged on the main loop to a fourth connection point arranged on the auxiliary loop.
  • the coolant circuit comprises a third branch connecting a fifth connection point arranged on the main loop to the third heat exchanger.
  • the coolant circuit comprises a fourth branch connecting the third heat exchanger to a sixth connection point arranged on the main loop.
  • the thermal conditioning system comprises a refrigerant circuit comprising:
  • a main loop comprising successively, depending on the direction of travel of the refrigerant fluid: a compression device, a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid, a first expansion device, a first heat exchanger configured to exchange heat with a first air flow,
  • first bypass branch connecting a first connection point arranged on the main loop downstream of the dual-fluid exchanger and upstream of the first expansion device to a second connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the compression device, the first bypass branch comprising a second expansion device and a second heat exchanger configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle,
  • a second bypass branch connecting a third connection point disposed on the first bypass branch downstream of the first connection point and upstream of the second expansion device to a fourth connection point disposed on the first bypass branch downstream of the second heat exchanger, the second bypass branch comprising a third expansion device and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with a second air flow.
  • the coolant circuit includes a fifth heat exchanger configured to exchange heat with the second air flow.
  • the main loop of the coolant circuit includes the two-fluid exchanger and the fifth heat exchanger.
  • the second airflow is an airflow inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the fourth heat exchanger is arranged upstream of the fifth heat exchanger in a direction of flow of the second air flow.
  • the main loop comprises a first internal exchanger configured to allow heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid downstream of the two-fluid exchanger and upstream of the first connection point, and the low-pressure refrigerant fluid downstream of the second connection point and upstream of the compression device.
  • the first bypass branch comprises a second internal exchanger configured to allow heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid downstream of the first connection point and the low-pressure refrigerant fluid upstream of the second connection point.
  • the thermal conditioning system comprises a refrigerant circuit comprising:
  • a main loop comprising successively, depending on the direction of travel of the refrigerant fluid: a compression device, a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid, a third expansion device and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with a second air flow, a first expansion device, a first heat exchanger configured to exchange heat with a first air flow,
  • first bypass branch connecting a first connection point arranged on the main loop downstream of the two-fluid heat exchanger and upstream of the third expansion device to a second connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the compression device, the first bypass branch comprising a second expansion device and a second heat exchanger configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle,
  • the refrigerant circuit comprises a second internal exchanger configured to allow heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid in the main loop downstream of the first internal exchanger and upstream of the first point connection and the low-pressure refrigerant fluid in the first bypass branch downstream of the fourth connection point and upstream of the second connection point.
  • the main loop includes a refrigerant fluid accumulation device located downstream of the two-fluid heat exchanger and upstream of the first connection point.
  • the main loop comprises a coolant accumulation device arranged downstream of the two-fluid exchanger and upstream of the first internal exchanger.
  • FIG. 1 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a first embodiment, in which the defrosting method according to the invention is implemented,
  • FIG. 2 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a variant of the first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a schematic view of a thermal conditioning system according to a variant of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic view of the thermal conditioning system according to the first embodiment when the method according to the invention is implemented
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating different steps of the method according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic side view of a vehicle equipped with a thermal conditioning system according to Figures 1 to 5.
  • 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, without passing through the compression device. In other words, the coolant leaves the compression device, possibly crosses one or more elements, then crosses the first element, then the second element, then returns to the compression device, possibly after passing through other elements.
  • 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.
  • an electronic control unit 50 receives information from various sensors, not shown, measuring in particular the characteristics of the refrigerant fluid 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.
  • the electronic control unit 50 notably implements the method according to the invention.
  • 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 3 can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compression device 3 comprises a suction side of the low-pressure refrigerant fluid, also called inlet 3a of the compression device, and a discharge side of the high-pressure refrigerant fluid, also called outlet 3b of the compression device 3.
  • the internal moving parts of the compressor 3 cause the refrigerant fluid to pass from a low pressure on the inlet side 3a to a high outlet side pressure 3b. After expansion in one or more expansion devices, the refrigerant fluid returns to the inlet 3a of the compressor 3 and begins a new thermodynamic cycle.
  • the refrigerant circuit 2 forms a closed circuit in which the refrigerant can circulate.
  • the refrigerant circuit 2 is sealed when it is in a nominal operating state, that is to say without fault or leak.
  • Each connection point of circuit 2 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 stop valves, non-return valves 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.
  • 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 operating modes, as will be described later.
  • the refrigerant used by the refrigerant circuit 1 is here a chemical fluid such as R1234yf.
  • Other refrigerants can also be used, such as R134a or R744, for example.
  • Interior air flow Fi means an air flow intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • This indoor air flow can circulate in a heating, ventilation and/or air conditioning installation, often referred to by the English term “HVAC” meaning “Heating, Ventilating and Air Conditioning”. This installation has not been shown in the various figures.
  • HVAC heating, ventilation and/or air conditioning installation
  • flow of outside air Fe is meant a flow of air which 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 fan motor unit 5 can be activated in order to increase the flow rate of the outside air flow Fe if necessary.
  • the air flow provided by the fan motor unit 5 can be adjusted for example by the electronic control unit 50 of the thermal conditioning system 100.
  • a thermal conditioning system 100 comprising:
  • a heat transfer liquid circuit 1 configured to circulate a heat transfer liquid
  • a refrigerant circuit 2 comprising successively: a compression device 3, a two-fluid heat exchanger 4 arranged jointly on the refrigerant circuit 2 and on the heat transfer liquid circuit 1 so as to allow heat exchange between the refrigerant and the heat transfer liquid, a first expansion device 31, a first heat exchanger 21 configured to exchange heat with a first air flow F1, the first heat exchanger 21 being configured to operate at least as an evaporator, and being capable to accumulate frost, the refrigerant circuit 2 further comprising a second expansion device 32 disposed upstream of a second heat exchanger 22, the second heat exchanger 22 being configured to be thermally coupled with an element 30 d an electric traction chain of a motor vehicle, the coolant circuit 1 comprising a third heat exchanger 23 configured to be thermally coupled with the first heat exchanger 21,
  • An electronic control unit 50 configured to implement the defrosting method according to the invention.
  • the second heat exchanger 22 is arranged jointly on the refrigerant circuit 2 and on the coolant circuit 1 so as to allow heat exchange between the coolant and the coolant.
  • the second heat exchanger 22 comprises an inlet 22a and an outlet 22b of refrigerant fluid, as well as an inlet 22c and an outlet 22d of coolant liquid.
  • the refrigerant fluid and the heat transfer liquid can exchange heat during their passage through the second heat exchanger 22.
  • the second heat exchanger 22 is a second two-fluid exchanger.
  • the second heat exchanger 22 is for example a plate exchanger.
  • the heat transfer liquid is for example a mixture of water and glycol, with a solidification temperature below -30°C.
  • the element 30 of the electric traction chain of the vehicle comprises an electric traction motor of the vehicle.
  • the element 30 of the electric traction chain of the vehicle comprises an electronic module for controlling an electric traction motor of the vehicle.
  • the element 30 of the electric traction chain of the vehicle comprises an electrical energy storage battery.
  • the element 30 of the electric traction chain of the vehicle is configured to exchange heat with a coolant circulating in an auxiliary loop 10 of coolant.
  • the second heat exchanger 22 is configured to exchange heat with the heat transfer liquid circulating in the auxiliary loop 10 of heat transfer liquid.
  • the second heat exchanger 22 can thus be thermally coupled with the element 30 of the electric traction chain of the motor vehicle via the heat transfer liquid circulating in the auxiliary loop 10.
  • the second heat exchanger 22 is for example an exchanger with plates.
  • the first flow of air F1 is a flow of air outside the passenger compartment of the vehicle.
  • the thermal conditioning system 100 can operate in a so-called heat pump mode, in which the first heat exchanger 21 operates as an evaporator.
  • the gaseous and high-pressure refrigerant fluid at the outlet of the compression device 3 condenses in the two-fluid exchanger 4.
  • the heat of condensation of the refrigerant fluid is transmitted to the heat transfer liquid circulating in the two-fluid exchanger 4.
  • the refrigerant fluid is then expanded in the second expansion device 32, and passes to low pressure.
  • the low pressure refrigerant evaporates in the second heat exchanger 22 by absorbing heat from the outside air flow Fe.
  • the heated heat transfer liquid can circulate in a fifth heat exchanger 25 configured to exchange heat with a second air flow F2.
  • the second airflow F2 which is an airflow Fi inside the passenger compartment of the vehicle, is thus heated.
  • the passenger compartment of the vehicle is thus heated in order to ensure the thermal comfort of the passengers.
  • the heat pump mode can lead to an accumulation of ice on the first exchanger 21 . Indeed, the evaporation of the refrigerant fluid is carried out at a temperature lower than the temperature of the external air flow Fe, which is substantially equal to the ambient temperature. The evaporation of the refrigerant thus takes place at a negative temperature.
  • the water vapor contained in the ambient air can thus be transformed into ice during the heat exchange with the third exchanger 23.
  • a deposit of ice can thus accumulate on the surface of the third heat exchanger 23.
  • accumulation of ice penalizes heat exchange, causing the thermodynamic performance to drop, even preventing this mode of operation. It is therefore necessary to defrost the heat exchanger 23 in order to eliminate the accumulated ice.
  • This additional electric heating significantly increases the cost price of the system, and increases its weight and its size. It is therefore desirable to have a solution that makes it possible to defrost the exchanger used in heat pump mode, without resorting to additional heating.
  • the present invention provides a method of defrosting a thermal conditioning system 100, the thermal conditioning system 100 comprising:
  • a heat transfer liquid circuit 1 configured to circulate a heat transfer liquid
  • a refrigerant circuit 2 comprising successively: a compression device 3, a two-fluid heat exchanger 4 arranged jointly on the refrigerant circuit 2 and on the heat transfer liquid circuit 1 so as to allow heat exchange between the refrigerant and the heat transfer liquid, a first expansion device 31, a first heat exchanger 21 configured to exchange heat with a first flow of air F1, the first heat exchanger 21 being configured to operate at least as an evaporator, and being capable of accumulating frost, the refrigerant circuit 2 further comprising a second expansion device 32 disposed upstream of a second heat exchanger 22, the second heat exchanger 22 being configured to be thermally coupled with an element 30 of an electric traction chain of a motor vehicle, the coolant circuit 1 comprising a third heat exchanger 23 configured to be thermally coupled with the first heat exchanger 21, the method of defrosting comprising the steps:
  • the second heat exchanger 22 can be thermally coupled with the element 30 of the electric traction chain of the vehicle, the refrigerant can take heat from the element 30 of the electric traction chain at the level of the second heat exchanger 22. This withdrawn heat is transferred to the heat transfer liquid at the two-fluid exchanger 4, which makes it possible to heat the heat transfer liquid.
  • the circulation in the third heat exchanger 23 of the heated heat transfer liquid makes it possible to melt the ice accumulated on the first heat exchanger 21 .
  • the heat source for melting the ice is thus element 30 of the traction chain. The use of a specific additional heating device is thus avoided.
  • the second expansion device 32 makes it possible to pass the refrigerant fluid at low pressure before circulating in the second heat exchanger 22. In other words, the second expansion device 32 makes it possible to expand the refrigerant fluid upstream of the second heat exchanger heat 22.
  • step (ii) of circulation of the refrigerant fluid in the second heat exchanger 22 the refrigerant fluid is at low pressure.
  • the low-pressure coolant is evaporated in the second heat exchanger 22.
  • the heat necessary for the evaporation of the coolant is extracted from the element 30 of the traction chain.
  • the low-pressure refrigerant at the outlet of the second heat exchanger 22 joins the inlet of the compressor 3 and passes to high pressure.
  • step (iii) of circulation of the refrigerant fluid in the two-fluid exchanger 4 the refrigerant fluid is at high pressure.
  • the high-pressure gaseous refrigerant condenses in the two-fluid exchanger 4.
  • the heat of condensation of the refrigerant fluid is transmitted to the heat transfer liquid circulating in the two-fluid exchanger 4.
  • step (ii) of circulation of the refrigerant in the second heat exchanger 22 the refrigerant is at low pressure.
  • step (ii) circulates a first flow Q1 of coolant in the second heat exchanger 22 so as to absorb heat from the element 30 of the electric traction chain.
  • step (iii) of circulation of the refrigerant fluid in the two-fluid exchanger 4 the refrigerant fluid is at high pressure.
  • Step (iii) circulates a second flow Q2 of coolant in the two-fluid exchanger 4 and a third flow Q3 of heat transfer liquid in the two-fluid exchanger 4 so as to transfer heat to the heat transfer liquid.
  • the condensation in the two-fluid heat exchanger 4 of the high-pressure refrigerant fluid makes it possible to heat the heat transfer liquid.
  • the third heat exchanger 23 is configured to exchange heat with the first airflow F1.
  • the third heat exchanger 23 is arranged upstream of the first heat exchanger 21 in a flow direction of the first air flow F1.
  • the thermal coupling between the third heat exchanger 23 and the first heat exchanger 21 is thus ensured by the first flow of air F1.
  • the first flow of air F1 exchanges heat first with the third exchanger 23, which heats the first flow of air F1.
  • FIG. 7 schematically illustrates the arrangement of part of the elements of the thermal conditioning system 100 in the vehicle.
  • Step (iv) of circulation of coolant in the third heat exchanger 23 comprises the sub-steps:
  • the first air flow F1 is heated by heat exchange with the third heat exchanger 23, then this heated air flow then exchanges heat with the first exchanger 21, which makes it possible to melt the ice accumulated on the first exchanger 21 .
  • the value of the predetermined threshold Tminl is for example 30°C. This value ensures that the first airflow F1 is sufficiently warmed to effectively melt the accumulated ice.
  • the sub-step of generating a first airflow F1 may include activation of a fan motor unit 5, the fan motor unit 5 being configured to circulate an air flow from the third heat exchanger heat 23 to the first heat exchanger 21.
  • the motor-fan unit is for example activated when the forward speed of the vehicle is low, which means that the relative speed of the air with respect to the third heat exchanger 23 is insufficient to allow sufficient heat exchange. When the forward speed of the vehicle is fast enough, activation of the fan motor assembly is not necessary.
  • the flow rate of heat transfer liquid in the third heat exchanger 23 is equal to the flow rate of heat transfer liquid in the two-fluid exchanger 4 during step iv) of circulation of the heat transfer liquid heated in the in the third heat exchanger 23. In other words, the entire flow of heat transfer liquid circulating in the two-fluid exchanger 4 can be sent to the third heat exchanger 23.
  • the coolant circuit 1 comprises a main circulation loop 40, the main loop 40 comprising the two-fluid exchanger 4.
  • the auxiliary loop 10 of heat transfer liquid can be selectively placed in communication with the main loop 40 of heat transfer liquid. In other words, according to certain modes of operation, the auxiliary loop 10 and the main loop 40 are connected. Under these conditions, the heat transfer liquid of the auxiliary loop 10 mixes with the heat transfer liquid of the main loop 40 of heat transfer liquid.
  • the auxiliary loop 10 of heat transfer liquid can be selectively separated from the main loop 40 of heat transfer liquid. In other words, according to other modes of operation, the auxiliary loop 10 and the main loop 40 are not interconnected. The heat transfer liquid of the auxiliary loop 10 does not mix with the heat transfer liquid of the main loop 40.
  • the main loop 40 of coolant 1 comprises a pump 9 configured to circulate the coolant.
  • the auxiliary heat transfer liquid loop 10 comprises a pump, not shown, configured to circulate the heat transfer liquid.
  • the coolant circuit 1 comprises a first branch 41 connecting a first connection point 51 arranged on the main loop 40 to a second connection point 52 arranged on the auxiliary loop 10.
  • the coolant circuit 1 comprises a second branch 42 connecting a third connection point 53 arranged on the main loop 40 to a fourth connection point 54 arranged on the auxiliary loop 10.
  • the first branch 41 and the second branch 42 allow the main loop 40 of heat transfer liquid to be placed in communication and the auxiliary loop 10 of heat transfer liquid.
  • the heat transfer liquid circuit 1 comprises a third branch 43 connecting a fifth connection point 55 arranged on the main loop 40 to the third heat exchanger 23.
  • the heat transfer liquid circuit 1 comprises a fourth branch 44 connecting the third heat exchanger 23 to a sixth connection point 56 disposed on the main loop 40.
  • the third branch 43 and the fourth branch 44 allow communication between the main loop 40 of coolant liquid and the third heat exchanger 23.
  • FIG. 5 shows the circulation of the refrigerant fluid and the circulation of the heat transfer liquid when the method according to the invention is applied.
  • the portions of the refrigerant circuit 2 in which the refrigerant circulates are shown in thick lines.
  • Circuit portions 2 in which the refrigerant fluid do not circulate are shown in dotted lines.
  • the portions of the heat transfer liquid circuit 1 in which the heat transfer liquid circulates are shown in thick lines and the portions of the circuit 1 in which the heat transfer liquid does not circulate are shown in dotted lines.
  • the refrigerant circulates successively in the compression device 3 where it passes at high pressure, in the two-fluid exchanger 4, in the second expansion device 32 where it passes at low pressure, in the second heat exchanger 22, then returns to the compression device 3.
  • Heat transfer liquid circulates successively in the two-fluid exchanger 4, in the third heat exchanger 23, and returns to the two-fluid exchanger 4.
  • the heat transfer liquid circulates in the first heat exchanger 1 , and in the element 30 of the traction chain.
  • the auxiliary loop 10 is not connected to the main loop 40 of the heat transfer liquid circuit 1 .
  • a flow of air F1 crosses the third exchanger 23 and is heated, then circulates over the first heat exchanger 21 so as to melt the accumulated ice.
  • the presence of ice accumulated on the first heat exchanger 21 is evaluated on a discrete scale comprising two levels.
  • the step of detecting a presence of ice accumulated on the first heat exchanger 21 can provide only two distinct results: either a presence of ice is detected, or an absence of ice is detected.
  • the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising three levels.
  • a three-level scale makes it possible to differentiate between an “absence of ice” state, an “exchanger partially covered with ice” state and an “exchanger completely covered” state with ice. It allows a good compromise between performance and difficulty of implementation.
  • the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising N levels, N being an integer strictly greater than 3.
  • N levels being an integer strictly greater than 3.
  • a scale with N levels, with N strictly greater than three makes it possible to differentiate between an "absence of ice” state, a "completely covered exchanger” state, and several "partially covered exchanger” states characterizing increasing degrees quantity of ice accumulated on the heat exchanger.
  • Such a variant can allow finer modeling of the ice accumulation phenomenon.
  • the method comprises the sub-steps:
  • the second predetermined threshold Tmin2 is for example 30°C.
  • circulation of the first flow of air F1 that is to say of the flow of outside air Fe, is prohibited or at least less maintained at a very low level. Indeed, in this phase, a circulation of outside air on the third heat exchanger would have the effect of cooling the heat transfer liquid, without having any real defrosting effect.
  • a flow rate of the first air flow is ensured in order to send hot air to the first heat exchanger 21 and thus melt the accumulated ice.
  • step (iv) of circulation of coolant in the third heat exchanger 23 is repeated until an absence of accumulated ice is detected.
  • the circulation of heat transfer liquid in the third heat exchanger 23 is maintained until complete elimination of the ice accumulated beforehand.
  • the deicing process may include the step:
  • step i When the presence of ice accumulated on the first heat exchanger 21 is detected in step i), prohibit the circulation of refrigerant fluid in the first heat exchanger 21. This step is optional. When it is applied, there is no longer any heat absorbed by the evaporation of the refrigerant in the first heat exchanger 21 , which makes it possible to melt the accumulated ice more quickly.
  • the process includes the step:
  • step (v2) if a presence of accumulated ice is detected, keeping the thermal conditioning system 100 in operation and repeating step (iv) of circulation of a flow of heat transfer liquid in the third heat exchanger 23 until a absence of accumulated ice.
  • the presence or absence of ice on the first interchange 21 is assessed when the driver stops using his vehicle.
  • the thermal conditioning system 100 is put out of operation without delay.
  • the thermal conditioning system 100 is kept in operation until all the accumulated ice is eliminated. This phase ensures that no ice is present the next time the vehicle is used. Nominal operation of the thermal conditioning system during the next use of the vehicle is thus ensured. This step is optional.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a device 20 configured to vary a passage section of the exterior air flow Fe in upstream of the third heat exchanger 23 between a minimum open position Smin and a maximum open position Smax.
  • the device 20 is an active grille shutter. In other words, the device 20 is capable of varying an air passage section of a grille of the vehicle.
  • the device 20 for varying the passage section of the exterior air flow Fe is arranged upstream of the third heat exchanger 23 in the exterior air flow Fe.
  • the device 20 makes it possible to vary an opening section of the grille of the vehicle.
  • the device 20 comprises, for example, a set of shutters that can rotate.
  • the device 20 comprises an electric control motor and a control mechanism configured to vary the orientation of the shutters.
  • the device 20 comprises a set of flaps movable in translation.
  • the minimum opening position Smin can be close to zero, i.e. the grille is then completely closed.
  • the de-icing method may comprise the steps: vi) detecting a forward speed V of the vehicle, vii) if the speed V of the vehicle is greater than a predetermined threshold, positioning the device 20 for varying the passage section of the outside air flow Fe upstream of the third heat exchanger 23 at the minimum opening position Smin during step (iv) of circulation of the heated heat-transfer liquid in the third heat exchanger 23.
  • An influx of cold air towards the third exchanger 23 is thus avoided, which promotes the rise in temperature of the heat transfer liquid used to defrost the first heat exchanger 21 .
  • the defrosting of the first heat exchanger 21 can thus be carried out even when the vehicle is moving.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a refrigerant circuit 2 comprising:
  • a main loop A comprising successively, according to the direction of travel of the coolant fluid: a compression device 3, a two-fluid exchanger 4 arranged jointly on the coolant circuit 2 and on the coolant circuit 1 so as to allow an exchange of heat between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid, a first expansion device 31, a first heat exchanger 21 configured to exchange heat with a first air flow F1,
  • first bypass branch B connecting a first connection point 11 arranged on the main loop A downstream of the two-fluid exchanger 4 and upstream of the first expansion device 31 to a second connection point 12 arranged on the main loop A downstream of the first heat exchanger 21 and upstream of the compression device 3,
  • the first bypass branch B comprising a second expansion device 32 and a second heat exchanger 22 configured to be thermally coupled with an element 30 of a electric traction chain of a motor vehicle
  • the first bypass branch B is arranged in parallel with a portion of the main loop comprising the first expansion device 31 and the first heat exchanger 21.
  • the second bypass branch C is arranged in parallel with a portion of the first bypass branch B comprising the second expansion device 32 and the second heat exchanger 22.
  • the coolant circuit 1 comprises a fifth heat exchanger 25 configured to exchange heat with the second air flow F2.
  • the main loop 40 of the coolant circuit 1 comprises the two-fluid exchanger 4 and the fifth heat exchanger 25.
  • the second airflow F2 is an airflow Fi inside the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the fourth heat exchanger 24 is arranged upstream of the fifth heat exchanger 25 in a flow direction of the second air flow F2.
  • the fourth exchanger 24 and the fifth exchanger 25 make it possible to regulate the temperature of the passenger compartment of the vehicle.
  • the fourth heat exchanger 24 makes it possible to cool the air flow Fi and the fifth heat exchanger 25 makes it possible to heat the air flow Fi.
  • the main loop A comprises a non-return valve 36 configured to block a flow of refrigerant fluid from the second connection point 12 to the first connection point 11.
  • the second bypass branch C comprises a non-return valve 37 configured to block circulation of the refrigerant fluid from the fourth connection point 14 to the third connection point 13.
  • the non-return valve 36 prevents migration of the refrigerant fluid to the first exchanger 21 when the latter does not participate in the exchanges thermal, that is to say when the first expansion device 31 is in the closed position.
  • the non-return valve 37 prevents migration of the coolant towards the fourth heat exchanger 24 when the third expansion device 33 is in the closed position and the fourth exchanger 24 does not participate in heat exchange.
  • the main loop A comprises a first internal exchanger 6 configured to allow heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid downstream of the two-fluid exchanger 4 and upstream of the first point connection 1 1, and the low pressure refrigerant fluid downstream of the second connection point 12 and upstream of the compression device 3.
  • the first internal exchanger 6 comprises a first heat exchange section 6a disposed on the main loop A downstream of the two-fluid exchanger 4 and upstream of the first connection point 1 1 .
  • the first internal exchanger 6 comprises a second heat exchange section 6b arranged on the main loop A downstream of the second connection point 12 and upstream of the compression device 3.
  • the first internal exchanger 6 is configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid in the first heat exchange section 6a and the refrigerant in the second heat exchange section 6b.
  • the first bypass branch B comprises a second internal exchanger 7 configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid downstream of the first connection point 1 1 and the low pressure refrigerant fluid upstream of the second point connection 12.
  • the second internal exchanger 7 comprises a first heat exchange section 7a disposed on the first bypass branch B downstream of the first connection point 11 and upstream of the third connection point 13.
  • the second internal exchanger 7 comprises a second heat exchange section 7b arranged on the first bypass branch B downstream of the fourth connection point 14 and upstream of the second connection point 12.
  • the second internal exchanger 7 is configured to allow heat exchange between the refrigerant fluid in the first heat exchange section 7a and the refrigerant fluid in the second heat exchange section 7b.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a refrigerant circuit 2 comprising:
  • a main loop A comprising successively, according to the direction of travel of the coolant fluid: a compression device 3, a two-fluid exchanger 4 arranged jointly on the coolant circuit 2 and on the coolant circuit 1 so as to allow an exchange of heat between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid, a third expansion device 33 and a fourth heat exchanger 24 configured to exchange heat with a second air flow F2, a first expansion device 31, a first heat exchanger 21 configured to exchange heat with a first airflow F1,
  • first bypass branch B connecting a first connection point 11 arranged on the main loop A downstream of the two-fluid exchanger 4 and upstream of the third expansion device 33 to a second connection point 12 arranged on the main loop A downstream of the first heat exchanger 21 and upstream of the compression device 3,
  • the first bypass branch B comprising a second expansion device 32 and a second heat exchanger 22 configured to be thermally coupled with an element 30 of a electric traction chain of a motor vehicle
  • the refrigerant circuit comprises a first internal exchanger 6 arranged as in the variant of Figure 2.
  • the first internal exchanger 6 is thus configured to allow a heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid downstream of the dual-fluid exchanger 4 and upstream of the first connection point 11, and the low-pressure refrigerant fluid downstream of the second connection point 12 and upstream of the compression 3.
  • the refrigerant circuit 2 comprises a second internal exchanger 7 configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant in the main loop A downstream of the first internal exchanger 6 and upstream of the first connection point 11 and the low-pressure refrigerant fluid in the first bypass branch B downstream of the fourth connection point 14 and upstream of the second connection point 12.
  • the main loop A comprises a coolant accumulation device 8 disposed downstream of the two-fluid exchanger 4 and upstream of the first connection point 11 .
  • the main loop A comprises a coolant accumulation device 8 disposed downstream of the two-fluid exchanger 4 and upstream of the first internal exchanger 6.
  • the element 30 of the vehicle's electric traction chain is configured to exchange heat with the refrigerant fluid circulating in the second heat exchanger 22.
  • the element 30 is for example a battery, which is cooled directly by the refrigerant.

Abstract

Procédé de dégivrage d'un système de conditionnement thermique (100) comprenant: • - Un circuit de fluide réfrigérant (2) comportant successivement : • un compresseur (3), • un échangeur bifluide (4), • un premier détendeur (31), • un premier échangeur (21 ) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d'air (Fl ) et étant susceptible d'accumuler du givre, • un deuxième détendeur (32) et un deuxième échangeur (22) configuré pour être couplé thermiquement avec un élément (30) d'une chaîne de traction électrique d'un véhicule automobile, • - Un circuit de liquide caloporteur (1) comprenant un troisième échangeur (23) couplé thermiquement avec le premier échangeur (21), le procédé comportant les étapes : • (i) Détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur (21), • (ii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur (22), • (iii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans l'échangeur bifluide (4) et faire circuler du liquide caloporteur dans l'échangeur bifluide (4), • (iv) Faire circuler du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur (23) de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur (21).

Description

PROCÉDÉ DE DEGIVRAGE D’UN SYSTÈME DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE
Domaine technique
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes de conditionnement thermique peuvent notamment équiper un véhicule automobile. Ces systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel que l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de plusieurs échangeurs de chaleur.
Technique antérieure
[2] Les systèmes de conditionnement thermiques font couramment appel à une boucle de fluide réfrigérant et une boucle de fluide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. Le brevet EP2933586 B1 en est un exemple. La boucle de fluide réfrigérant permet notamment de chauffer l’habitacle du véhicule en dissipant dans un flux d’air à destination de l’habitacle la chaleur provenant de la condensation du fluide réfrigérant à haute pression. Dans ce cycle thermodynamique, la vaporisation du fluide réfrigérant à basse pression est obtenue en absorbant de la chaleur d’un flux d’air externe au véhicule. Cette vaporisation du fluide réfrigérant à basse pression a lieu dans un échangeur de chaleur situé généralement en face avant du véhicule. Le flux d’air extérieur est refroidi par l’échangeur thermique avec le fluide réfrigérant. Lorsque la température ambiante est proche de 0°C et que le flux d’air est humide, la vapeur d’eau présente dans ce flux d’air peut se transformer en glace, et une accumulation progressive de glace a ainsi lieu sur l’échangeur de chaleur. Cette accumulation progressive de glace dégrade la capacité d’échange thermique de l’échangeur, et pénalise donc la puissance thermique que le système de conditionnement thermique est capable de fournir. Il est donc souhaitable de pouvoir dégivrer l’échangeur de chaleur en cas d’accumulation excessive de glace. [3] Diverses méthodes de dégivrage existent déjà. L’une de ces méthodes utilise l’activation d’un chauffage électrique additionnel permettant de chauffer un liquide caloporteur. Un échangeur de chaleur disposé à proximité de l’échangeur pouvant se recouvrir de glace permet de chauffer le flux d’air alimentant cet échangeur. Ce flux d’air chauffé fait ainsi fondre la glace accumulée.
[4] L’utilisation d’un chauffage additionnel présente l’inconvénient d’augmenter le cout du système de conditionnement thermique, ainsi que son encombrement et son poids. Il existe ainsi un besoin de fournir une méthode de dégivrage de l’évaporateur du mode pompe à chaleur permettant du dégivrage efficace sans faire appel à un dispositif de chauffage additionnel.
Résumé
[5] A cette fin, la présente invention propose un procédé de dégivrage d’un système de conditionnement thermique, le système de conditionnement thermique comprenant:
- Un circuit de liquide caloporteur configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- Un circuit de fluide réfrigérant comportant successivement : un dispositif de compression, un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente, un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air, le premier échangeur de chaleur étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre, le circuit de fluide réfrigérant comportant en outre un deuxième dispositif de détente disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile, le circuit de liquide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur, le procédé de dégivrage comportant les étapes :
(i) Détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur, (ii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur de façon à absorber de la chaleur de l’élément de la chaine de traction électrique,
(iii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide et faire circuler simultanément du liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide de façon à chauffer le liquide caloporteur,
(iv) Faire circuler du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur.
[6] Le deuxième échangeur de chaleur pouvant être couplé thermiquement avec l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule, le fluide réfrigérant peut prélever de la chaleur à l’élément de la chaine de traction électrique au niveau du deuxième échangeur de chaleur. Cette chaleur prélevée est cédée au liquide caloporteur au niveau de l’échangeur bifluide, ce qui permet de chauffer le liquide caloporteur. La circulation dans le troisième échangeur de chaleur du liquide caloporteur réchauffé permet de faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur. La source de chaleur permettant de faire fondre la glace est ainsi l’élément de la chaine de traction. L’utilisation d’un dispositif de chauffage additionnel spécifique est ainsi évitée.
[7] Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
[8] Lors de l’étape (ii) de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant est à basse pression.
[9] Lors de l’étape (iii) de circulation du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide, le fluide réfrigérant est à haute pression.
[10] Le deuxième échangeur de chaleur est agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
[11] Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule. [12] En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.
[13] En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.
[14] Selon un mode de réalisation du procédé de dégivrage, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec le premier flux d’air.
[15] Le troisième échangeur de chaleur est disposé en amont du premier échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du premier flux d’air.
[16] Le premier flux d’air est un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
[17] Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé de dégivrage, le débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur est égal au débit de liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide pendant l’étape iv) de circulation du liquide caloporteur chauffé dans le dans le troisième échangeur de chaleur.
[18] Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième échangeur de chaleur.
[19] Selon un autre mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire de liquide caloporteur.
[20] Le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec le liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire de liquide caloporteur.
[21] Par exemple, le deuxième échangeur de chaleur est un échangeur à plaques.
[22] Le circuit de liquide caloporteur comprend une boucle principale de circulation, la boucle principale comportant l’échangeur bifluide.
[23] La boucle auxiliaire de liquide caloporteur peut être sélectivement mise en communication avec la boucle principale de liquide caloporteur.
[24] La boucle auxiliaire de liquide caloporteur peut être sélectivement séparée de la boucle principale de liquide caloporteur. [25] La boucle principale de liquide caloporteur comprend une pompe configurée pour faire circuler le liquide caloporteur.
[26] La boucle auxiliaire de liquide caloporteur comprend une pompe, non représentée, configurée pour faire circuler le liquide caloporteur.
[27] Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé de dégivrage, l’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une température du liquide caloporteur en entrée du troisième échangeur de chaleur,
- si la température déterminée est supérieure à un premier seuil prédéterminé, générer un premier flux d’air de façon à ce que le premier flux d’air échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur, puis avec le premier échangeur de chaleur.
[28] La sous-étape de génération d’un premier flux d’air comprend une activation d’un groupe moto-ventilateur, le groupe moto-ventilateur étant configuré pour faire circuler un flux d’air du troisième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur.
[29] Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant deux niveaux.
[30] Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant trois niveaux.
[31] Selon une autre variante de mise en oeuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant N niveaux, N étant un nombre entier strictement supérieur à 3.
[32] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les sous-étapes :
- déterminer une température du liquide caloporteur en sortie de l’échangeur bifluide,
- si la température déterminée est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé, maintenir un débit de flux d’air extérieur au-dessous d’un seuil de débit prédéterminé, - si la température déterminée est supérieure au deuxième seuil prédéterminé, générer un premier flux d’air de façon à ce que le premier flux d’air échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur, puis avec le premier échangeur de chaleur de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur.
[33] Selon un mode de réalisation du procédé de dégivrage, l’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur est itérée jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.
[34] Le procédé de dégivrage peut comporter l’étape :
- Lorsqu’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est détectée à l’étape i), interdire une circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur.
[35] Selon une mise en oeuvre du procédé de dégivrage, le procédé comporte l’étape :
(v) recevoir une requête de mise hors fonctionnement du système de conditionnement thermique,
(wl ) si une absence de glace accumulée est détectée, mettre le système de conditionnement thermique hors fonctionnement,
(v2) si une présence de glace accumulée est détectée, maintenir le système de conditionnement thermique en fonctionnement et itérer l’étape (iv) de circulation d’un débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.
[36] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte un dispositif configuré pour faire varier une section de passage du flux d’air extérieur en amont du troisième échangeur de chaleur entre une position d’ouverture minimale et une position d’ouverture maximale.
[37] Le procédé de dégivrage peut comprendre les étapes : vi) détecter une vitesse d’avancement du véhicule, vii) si la vitesse du véhicule est supérieure à un seuil prédéterminé, positionner le dispositif de variation de la section de passage du flux d’air extérieur en amont du troisième échangeur de chaleur à la position d’ouverture minimale pendant l’étape (iv) de circulation du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur.
[38] L’ invention concerne aussi un système de conditionnement thermique comprenant:
- Un circuit de liquide caloporteur configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- Un circuit de fluide réfrigérant comportant successivement : un dispositif de compression, un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente, un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air, le premier échangeur de chaleur étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre, le circuit de fluide réfrigérant comportant en outre un deuxième dispositif de détente disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile, le circuit de liquide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur,
- Une unité électronique de contrôle configurée pour mettre en oeuvre le procédé de dégivrage tel que décrit précédemment.
[39] Le circuit de liquide caloporteur comprend une première branche reliant un premier point de connexion disposé sur la boucle principale à un deuxième point de connexion disposé sur la boucle auxiliaire.
[40] Le circuit de liquide caloporteur comprend une deuxième branche reliant un troisième point de connexion disposé sur la boucle principale à un quatrième point de connexion disposé sur la boucle auxiliaire.
[41] Le circuit de liquide caloporteur comprend une troisième branche reliant un cinquième point de connexion disposé sur la boucle principale au troisième échangeur de chaleur. [42] Le circuit de liquide caloporteur comprend une quatrième branche reliant le troisième échangeur de chaleur à un sixième point de connexion disposé sur la boucle principale.
[43] Selon un premier mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un circuit de fluide réfrigérant comportant :
- une boucle principale comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression, un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente, un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air,
- une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comprenant un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
- une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du premier point de raccordement et en amont du deuxième dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième échangeur de chaleur, la deuxième branche de dérivation comprenant un troisième dispositif de détente et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air.
[44] Le circuit de liquide caloporteur comprend un cinquième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le deuxième flux d’air. [45] La boucle principale du circuit de liquide caloporteur comprend l’échangeur bifluide et le cinquième échangeur de chaleur.
[46] Le deuxième flux d’air est un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile.
[47] Le quatrième échangeur de chaleur est disposé en amont du cinquième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du deuxième flux d’air.
[48] La boucle principale comporte un premier échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier point de raccordement, et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du deuxième point de raccordement et en amont du dispositif de compression.
[49] La première branche de dérivation comporte un deuxième échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval du premier point de raccordement et le fluide réfrigérant à basse pression en amont du deuxième point de raccordement.
[50] Selon un premier mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un circuit de fluide réfrigérant comportant :
- une boucle principale comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression, un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un troisième dispositif de détente et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air, un premier dispositif de détente, un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air,
- une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur bifluide et en amont du troisième dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comprenant un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
- une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du quatrième échangeur de chaleur et en amont du premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement.
[51] Dans ce deuxième mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comporte un deuxième échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression dans la boucle principale en aval du premier échangeur interne et en amont du premier point de raccordement et le fluide réfrigérant à basse pression dans la première branche de dérivation en aval du quatrième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.
[52] Selon un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier point de raccordement.
[53] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier échangeur interne.
Brève description des dessins
[54] 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 :
[55] [Fig. 1 ] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation, dans lequel le procédé de dégivrage selon l’invention est mis en oeuvre,
[56] [Fig. 2] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante du premier mode de réalisation de l’invention, [57] [Fig. 3] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
[58] [Fig. 4] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante du deuxième mode de réalisation de l’invention,
[59] [Fig. 5] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation lorsque le procédé selon l’invention est mis en oeuvre,
[60] [Fig. 6] est un schéma-bloc illustrant différentes étapes du procédé selon l’invention,
[61] [Fig. 7] est une vue schématique de côté d’un véhicule équipé d’un système de conditionnement thermique selon les figures 1 à 5.
Description des modes de réalisation
[62] 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.
[63] 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.
[64] 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.
[65] 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.
[66] Dans le système de conditionnement thermique 100 décrit, une unité électronique de contrôle 50 reçoit des informations de différents capteurs, non représentés, 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. L’unité électronique de contrôle 50 met notamment en oeuvre le procédé selon l’invention.
[67] 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.
[68] Le dispositif de compression 3 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 3 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 3a du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie 3b du dispositif de compression 3. Les pièces mobiles internes du compresseur 3 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 3a à une haute pression côté sortie 3b. Après détente dans un ou plusieurs dispositifs de détente, le fluide réfrigérant revient à l’entrée 3a du compresseur 3 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.
[69] Le circuit de fluide réfrigérant 2 forme un circuit fermé dans lequel peut circuler le fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 2 est étanche lorsque celui çi est dans un état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut ou fuite. Chaque point de raccordement du circuit 2 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 de vannes d’arrêt, clapets 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. Des 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.
[70] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 1 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants peuvent aussi être employés, comme par exemple le R134a ou le R744.
[71] 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, souvent désignée par le terme Anglais « HVAC >> signifiant « Heating, Ventilating and Air Conditioning >>. Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures.
[72] 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 groupe moto-ventilateur 5 peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. Le débit d’air assuré par le groupe moto-ventilateur 5 peut être ajusté par exemple par l’unité électronique de contrôle 50 du système de conditionnement thermique 100. [73] On a représenté sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 comprenant:
- Un circuit de liquide caloporteur 1 configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- Un circuit de fluide réfrigérant 2 comportant successivement : un dispositif de compression 3, un échangeur bifluide 4 agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 2 et sur le circuit de liquide caloporteur 1 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente 31 , un premier échangeur de chaleur 21 configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air F1 , le premier échangeur de chaleur 21 étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre, le circuit de fluide réfrigérant 2 comportant en outre un deuxième dispositif de détente 32 disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur 22, le deuxième échangeur de chaleur 22 étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément 30 d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile, le circuit de liquide caloporteur 1 comportant un troisième échangeur de chaleur 23 configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur 21 ,
- Une unité électronique de contrôle 50 configurée pour mettre en oeuvre le procédé de dégivrage selon l’invention.
[74] Le deuxième échangeur de chaleur 22 est agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 2 et sur le circuit de liquide caloporteur 1 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. Le deuxième échangeur de chaleur 22 comprend une entrée 22a et une sortie 22b de fluide réfrigérant, ainsi qu’une entrée 22c et une sortie 22d de liquide caloporteur. Le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur peuvent échanger de la chaleur lors de leur passage dans le deuxième échangeur de chaleur 22. Autrement dit, le deuxième échangeur de chaleur 22 est un deuxième échangeur bifluide. Le deuxième échangeur de chaleur 22 est par exemple un échangeur à plaques. Le liquide caloporteur est par exemple un mélange d’eau et de glycol, avec une température de solidification inférieure à -30°C. [75] Selon un mode de réalisation, l’élément 30 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule. En variante ou en complément, l’élément 30 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule. En variante encore ou de manière complémentaire, l’élément 30 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.
[76] L’ élément 30 de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire 10 de liquide caloporteur. Le deuxième échangeur de chaleur 22 est configuré pour échanger de la chaleur avec le liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire 10 de liquide caloporteur. Le deuxième échangeur de chaleur 22 peut ainsi être couplé thermiquement avec l’élément 30 de la chaine de traction électrique du véhicule automobile par l’intermédiaire du liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire 10. Le deuxième échangeur de chaleur 22 est par exemple un échangeur à plaques.
[77] Le premier flux d’air F1 est un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule. Le système de conditionnement thermique 100 peut fonctionner selon un mode dit pompe à chaleur, dans lequel le premier échangeur de chaleur 21 fonctionne en évaporateur. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant gazeux et à haute pression en sortie du dispositif de compression 3 se condense dans l’échangeur bifluide 4. La chaleur de condensation du fluide réfrigérant est transmise au liquide caloporteur circulant dans l’échangeur bifluide 4. Le fluide réfrigérant est ensuite détendu dans le deuxième dispositif de détente 32, et passe à basse pression. Le fluide réfrigérant à basse pression s’évapore dans le deuxième échangeur de chaleur 22 en absorbant de la chaleur du flux d’air extérieur Fe. Le liquide caloporteur chauffé peut circuler dans un cinquième échangeur de chaleur 25 configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air F2. Le deuxième flux d’air F2, qui est un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle du véhicule, est ainsi réchauffé. L’habitacle du véhicule est ainsi chauffé afin d’assuré le confort thermique des passagers. [78] Lorsque la température ambiante est proche de 0°C, le mode pompe à chaleur peut conduire à une accumulation de glace sur le premier échangeur 21 . En effet, l’évaporation du fluide réfrigérant est réalisée à une température inférieure à la température du flux d’air extérieur Fe, qui est sensiblement égale à la température ambiante. L’évaporation du fluide réfrigérant a ainsi lieu à une température négative. La vapeur d’eau contenue dans l’air ambiant peut ainsi se transformer en glace lors de l’échange thermique avec le troisième échangeur 23. Un dépôt de glace peut ainsi s’accumuler sur la surface du troisième échangeur de chaleur 23. L’accumulation de glace pénalise l’échange thermique, ce qui fait que les performances thermodynamiques chutent, jusqu’à empêcher ce mode de fonctionnement. Il est donc nécessaire de réaliser un dégivrage de l’échangeur de chaleur 23 afin d’éliminer la glace accumulée. Pour cela, il est classique de chauffer un liquide caloporteur par un dispositif de chauffage électrique additionnel, puis d’utiliser la chaleur du liquide caloporteur pour souffler de l’air chaud sur la glace accumulée. Ce chauffage électrique additionnel augmente significativement le prix de revient du système, et augmente son poids et son encombrement. Il est donc souhaitable de disposer d’une solution permettant de réaliser le dégivrage de l’échangeur utilisé en mode pompe à chaleur, sans avoir recours à un chauffage additionnel.
[79] A cette fin, la présente invention propose un procédé de dégivrage d’un système de conditionnement thermique 100, le système de conditionnement thermique 100 comprenant:
- Un circuit de liquide caloporteur 1 configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- Un circuit de fluide réfrigérant 2 comportant successivement : un dispositif de compression 3, un échangeur bifluide 4 agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 2 et sur le circuit de liquide caloporteur 1 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente 31 , un premier échangeur de chaleur 21 configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air F1 , le premier échangeur de chaleur 21 étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre, le circuit de fluide réfrigérant 2 comportant en outre un deuxième dispositif de détente 32 disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur 22, le deuxième échangeur de chaleur 22 étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément 30 d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile, le circuit de liquide caloporteur 1 comportant un troisième échangeur de chaleur 23 configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur 21 , le procédé de dégivrage comportant les étapes :
(i) Détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur 21 ,
(ii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 22 de chaleur de façon à absorber de la chaleur de l’élément 30 de la chaine de traction électrique,
(iii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide 4 et faire circuler simultanément du liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide 4 de façon à chauffer le liquide caloporteur,
(iv) Faire circuler du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur 23 de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur.
[80] Le deuxième échangeur de chaleur 22 pouvant être couplé thermiquement avec l’élément 30 de la chaine de traction électrique du véhicule, le fluide réfrigérant peut prélever de la chaleur à l’élément 30 de la chaine de traction électrique au niveau du deuxième échangeur de chaleur 22. Cette chaleur prélevée est cédée au liquide caloporteur au niveau de l’échangeur bifluide 4, ce qui permet de chauffer le liquide caloporteur. La circulation dans le troisième échangeur de chaleur 23 du liquide caloporteur réchauffé permet de faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur 21 . La source de chaleur permettant de faire fondre la glace est ainsi l’élément 30 de la chaine de traction. L’utilisation d’un dispositif de chauffage additionnel spécifique est ainsi évitée.
[81] Le deuxième dispositif de détente 32 permet de faire passer le fluide réfrigérant à basse pression avant de circuler dans le deuxième échangeur de chaleur 22. Autrement dit, le deuxième dispositif de détente 32 permet de détendre le fluide réfrigérant en amont du deuxième échangeur de chaleur 22. Lors de l’étape (ii) de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 22 de chaleur, le fluide réfrigérant est à basse pression. Le fluide réfrigérant à basse pression est évaporé dans le deuxième échangeur de chaleur 22. La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant est extraite de l’élément 30 de la chaine de traction. Le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du deuxième échangeur de chaleur 22 rejoint l’entrée du compresseur 3 et passe à haute pression. Lors de l’étape (iii) de circulation du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide 4, le fluide réfrigérant est à haute pression. Le fluide réfrigérant gazeux à haute pression se condense dans l’échangeur bifluide 4. La chaleur de condensation du fluide réfrigérant est transmise au liquide caloporteur circulant dans l’échangeur bifluide 4.
[82] Lors de l’étape (ii) de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 22 de chaleur, le fluide réfrigérant est à basse pression. L’étape (ii) fait circuler un premier débit Q1 de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 22 de chaleur de façon à absorber de la chaleur de l’élément 30 de la chaine de traction électrique. Lors de l’étape (iii) de circulation du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide 4, le fluide réfrigérant est à haute pression. L’étape (iii) fait circuler un deuxième débit Q2 de fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide 4 et un troisième débit Q3 de liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide 4 de façon à céder de la chaleur au liquide caloporteur. La condensation dans l’échangeur bifluide 4 du fluide réfrigérant à haute pression permet de chauffer le liquide caloporteur.
[83] Selon l’exemple illustré ici, le troisième échangeur de chaleur 23 est configuré pour échanger de la chaleur avec le premier flux d’air F1 . Le troisième échangeur de chaleur 23 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 21 selon un sens d’écoulement du premier flux d’air F1. Le couplage thermique entre le troisième échangeur de chaleur 23 et le premier échangeur de chaleur 21 est ainsi assuré par le premier flux d’air F1. Le premier flux d’air F1 échange de la chaleur d’abord avec le troisième échangeur 23, ce qui réchauffe le premier flux d’air F1 . La figure 7 illustre de manière schématique la disposition d’une partie des éléments du système de conditionnement thermique 100 dans le véhicule.
[84] L’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur 23 comprend les sous-étapes :
- déterminer une température T_23 du liquide caloporteur en entrée du troisième échangeur de chaleur 23,
- si la température déterminée T_23 est supérieure à un premier seuil prédéterminé Tminl , générer un premier flux d’air F1 de façon à ce que le premier flux d’air F1 échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur 23, puis avec le premier échangeur de chaleur 21 .
[85] Le premier flux d’air F1 est réchauffé par l’échange thermique avec le troisième échangeur de chaleur 23, puis ce flux d’air réchauffé échange ensuite de la chaleur avec le premier échangeur 21 , ce qui permet de faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur 21 .
[86] La valeur du seuil prédéterminé Tminl vaut par exemple 30 °C. Cette valeur permet de garantir que le premier flux d’air F1 est suffisamment réchauffé pour faire fondre efficacement la glace accumulée.
[87] La sous-étape de génération d’un premier flux d’air F1 peut comprendre une activation d’un groupe moto-ventilateur 5, le groupe moto-ventilateur 5 étant configuré pour faire circuler un flux d’air du troisième échangeur de chaleur 23 vers le premier échangeur de chaleur 21. Le groupe moto-ventilateur est par exemple activé lorsque la vitesse d’avancement du véhicule est faible, ce qui fait que la vitesse relative de l’air par rapport au troisième échangeur de chaleur 23 est insuffisante pour permettre un échange de chaleur suffisant. Lorsque la vitesse d’avancement du véhicule est suffisamment rapide, l’activation du groupe moto- ventilateur n’est pas nécessaire.
[88] Le débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur 23 est égal au débit de liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide 4 pendant l’étape iv) de circulation du liquide caloporteur chauffé dans le dans le troisième échangeur de chaleur 23. Autrement dit, tout le débit de liquide caloporteur circulant dans l’échangeur bifluide 4 peut être envoyé dans le troisième échangeur de chaleur 23.
[89] On détaillera maintenant le circuit de liquide caloporteur 1 .
[90] Le circuit de liquide caloporteur 1 comprend une boucle principale 40 de circulation, la boucle principale 40 comportant l’échangeur bifluide 4.
[91] La boucle auxiliaire 10 de liquide caloporteur peut être sélectivement mise en communication avec la boucle principale 40 de liquide caloporteur. Autrement dit, selon certains modes de fonctionnement, la boucle auxiliaire 10 et la boucle principale 40 sont reliées. Dans ces conditions, le liquide caloporteur de la boucle auxiliaire 10 se mélange avec le liquide caloporteur de la boucle principale 40 de liquide caloporteur.
[92] La boucle auxiliaire 10 de liquide caloporteur peut être sélectivement séparée de la boucle principale 40 de liquide caloporteur. Autrement dit, selon d’autres modes de fonctionnement, la boucle auxiliaire 10 et la boucle principale 40 ne sont pas reliées entre elles. Le liquide caloporteur de la boucle auxiliaire 10 ne se mélange pas avec le liquide caloporteur de la boucle principale 40.
[93] La boucle principale 40 de liquide caloporteur 1 comprend une pompe 9 configurée pour faire circuler le liquide caloporteur. La boucle auxiliaire 10 de liquide caloporteur comprend une pompe, non représentée, configurée pour faire circuler le liquide caloporteur.
[94] Le circuit de liquide caloporteur 1 comprend une première branche 41 reliant un premier point de connexion 51 disposé sur la boucle principale 40 à un deuxième point de connexion 52 disposé sur la boucle auxiliaire 10. Le circuit de liquide caloporteur 1 comprend une deuxième branche 42 reliant un troisième point de connexion 53 disposé sur la boucle principale 40 à un quatrième point de connexion 54 disposé sur la boucle auxiliaire 10. La première branche 41 et la deuxième branche 42 permettent de mettre en communication la boucle principale 40 de liquide caloporteur et la boucle auxiliaire 10 de liquide caloporteur. Le circuit de liquide caloporteur 1 comprend une troisième branche 43 reliant un cinquième point de connexion 55 disposé sur la boucle principale 40 au troisième échangeur de chaleur 23. Le circuit de liquide caloporteur 1 comprend une quatrième branche 44 reliant le troisième échangeur de chaleur 23 à un sixième point de connexion 56 disposé sur la boucle principale 40. La troisième branche 43 et la quatrième branche 44 permettent de mettre en communication la boucle principale 40 de liquide caloporteur et le troisième échangeur de chaleur 23.
[95] La figure 5 schématise la circulation du fluide réfrigérant et la circulation du liquide caloporteur lorsque le procédé selon l’invention est appliqué. Sur cette figure, les portions de circuit de fluide réfrigérant 2 dans lesquelles du fluide réfrigérant circule sont représentées en traits épais. Les portions de circuit 2 dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circulent pas sont représentées en traits pointillés. De la même manière, les portions de circuit de liquide caloporteur 1 dans lesquelles du liquide caloporteur circule sont représentées en traits épais et les portions de circuit 1 dans lesquelles le liquide caloporteur ne circule pas sont représentées en traits pointillés. Le fluide réfrigérant circule successivement dans le dispositif de compression 3 où il passe à haute pression, dans l’échangeur bifluide 4, dans le deuxième dispositif de détente 32 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 22, puis revient au dispositif de compression 3. Du liquide caloporteur circule successivement dans l’échangeur bifluide 4, dans le troisième échangeur de chaleur 23, et regagne l’échangeur bifluide 4. Dans la boucle auxiliaire 10, du liquide caloporteur circule dans le premier échangeur de chaleur 1 , et dans l’élément 30 de la chaine de traction. La boucle auxiliaire 10 n’est pas reliée à la boucle principale 40 du circuit de liquide caloporteur 1 . Un flux d’air F1 traverse le troisième échangeur 23 et est réchauffé, puis circule sur le premier échangeur de chaleur 21 de façon à faire fondre la glace accumulée.
[96] L’ activation des étapes de dégivrage est déclenchée lorsqu’une présence de glace sur le premier échangeur de chaleur 21 est détectée.
[97] Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur 21 est évaluée sur une échelle discrète comportant deux niveaux. Autrement dit, l’étape de détection d’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur 21 peut fournir seulement deux résultats distincts : soit une présence de glace est détectée, soit une absence de glace est détectée.
[98] Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant trois niveaux. Une échelle à trois niveaux permet de différencier un état « absence de glace >>, un état « échangeur partiellement recouvert de glace >> et un état « échangeur complètement recouvert >> de glace. Elle permet un bon compromis entre performance et difficulté de mise en oeuvre.
[99] Selon une autre variante de mise en oeuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant N niveaux, N étant un nombre entier strictement supérieur à 3. [100] Une échelle à N niveaux, avec N strictement supérieur à trois, permet de différencier un état « absence de glace >>, un état « échangeur complètement recouvert >>, et plusieurs états « échangeur partiellement recouvert >> caractérisant des degrés croissants de quantité de glace accumulée sur l'échangeur thermique. Une telle variante peut permettre une modélisation plus fine du phénomène d’accumulation de glace.
[101] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les sous-étapes :
- déterminer une température T_4 du liquide caloporteur en sortie de l’échangeur bifluide 4,
- si la température déterminée T_4 est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé Tmin2, maintenir un débit de flux d’air extérieur Fe au-dessous d’un seuil de débit prédéterminé,
- si la température déterminée T_4 est supérieure au deuxième seuil prédéterminé Tmin2, générer un premier flux d’air F1 de façon à ce que le premier flux d’air F1 échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur 23, puis avec le premier échangeur de chaleur 21 de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur 21 .
[102] Le deuxième seuil prédéterminé Tmin2 vaut par exemple 30 °C. Autrement dit, tant que la température du liquide caloporteur en sortie de l’échangeur bifluide 4 est insuffisante, une circulation du premier flux d’air F1 , c’est-à-dire du flux d’air extérieur Fe, est interdite ou au moins maintenue à un niveau très faible. En effet, dans cette phase une circulation d’air extérieur sur le troisième échangeur de chaleur aurait pour effet de refroidir le liquide caloporteur, sans avoir d’effet réel de dégivrage. Une fois que le liquide caloporteur est suffisamment réchauffé, un débit du premier flux d’air est assuré afin de faire parvenir de l’air chaud jusqu’au premier échangeur de chaleur 21 et ainsi faire fondre la glace accumulée.
[103] Selon un mode de réalisation du procédé de dégivrage, l’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur 23 est itérée jusqu’à détecter une absence de glace accumulée. En d’autres termes, la circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur 23 est maintenue jusqu’à obtenir une élimination complète de la glace préalablement accumulée. [104] Le procédé de dégivrage peut comporter l’étape :
- Lorsqu’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur 21 est détectée à l’étape i), interdire une circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur 21. Cette étape est optionnelle. Lorsqu’elle est appliquée, il n’y a plus de chaleur absorbée par l’évaporation du fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur 21 , ce qui permet de faire fondre plus vite la glace accumulée.
[105] Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé de dégivrage, le procédé comporte l’étape :
(v) recevoir une requête de mise hors fonctionnement du système de conditionnement thermique 100,
(v1 ) si une absence de glace accumulée est détectée, mettre le système de conditionnement thermique 100 hors fonctionnement,
(v2) si une présence de glace accumulée est détectée, maintenir le système de conditionnement thermique 100 en fonctionnement et itérer l’étape (iv) de circulation d’un débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur 23 jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.
[106] Autrement dit, la présence ou l’absence de glace sur le premier échangeur 21 est évaluée lorsque le conducteur cesse d’utiliser son véhicule. Dans le cas où il n’y a pas de glace accumulée, le système de conditionnement thermique 100 est mis hors fonctionnement sans délai. Dans le cas où il reste de la glace accumulée au moment où le conducteur cesse d’utiliser son véhicule, le système de conditionnement thermique 100 est maintenu en fonctionnement jusqu’à obtenir l’élimination de toute la glace accumulée. Cette phase permet de garantir qu’aucune glace n’est présente lors de la prochaine utilisation du véhicule. Un fonctionnement nominal du système de conditionnement thermique lors de la prochaine utilisation du véhicule est ainsi assuré. Cette étape est optionnelle.
[107] Selon un mode de réalisation ainsi que sa variante, illustrés respectivement sur la figure 3 et la figure 4, le système de conditionnement thermique 100 comporte un dispositif 20 configuré pour faire varier une section de passage du flux d’air extérieur Fe en amont du troisième échangeur de chaleur 23 entre une position d’ouverture minimale Smin et une position d’ouverture maximale Smax. Le dispositif 20 est un obturateur actif de calandre. Autrement dit, le dispositif 20 est apte à faire varier une section de passage d’air d’une calandre du véhicule.
[108] Le dispositif 20 de variation de section de passage du flux d’air extérieur Fe est disposé en amont du troisième échangeur de chaleur 23 dans le flux d’air extérieur Fe. Le dispositif 20 permet de faire varier une section d’ouverture de la calandre du véhicule. Le dispositif 20 comporte par exemple un ensemble de volets mobiles en rotation. Le dispositif 20 comporte un moteur électrique de commande et un mécanisme de commande configuré pour faire varier l’orientation des volets. En variante, le dispositif 20 comporte un ensemble de volets mobile en translation. Lorsque la quantité de chaleur à échanger au niveau du premier échangeur de chaleur 21 est suffisamment faible, le dispositif 20 permet de fermer au moins en partie les volets de façon à restreindre la quantité d’air passant à travers la calandre et rejoignant le premier échangeur de chaleur 21. En réduisant la section d’ouverture de la calandre, la trainée aérodynamique du véhicule est réduite, ce qui permet de réduire la puissance à fournir pour l’avancement du véhicule. La position d’ouverture minimale Smin peut être proche de zéro, c’est-à-dire que la calandre est alors complètement fermée.
[109] Le procédé de dégivrage peut comprendre les étapes : vi) détecter une vitesse V d’avancement du véhicule, vii) si la vitesse V du véhicule est supérieure à un seuil prédéterminé, positionner le dispositif 20 de variation de la section de passage du flux d’air extérieur Fe en amont du troisième échangeur de chaleur 23 à la position d’ouverture minimale Smin pendant l’étape (iv) de circulation du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur 23. Un afflux d’air froid vers le troisième échangeur 23 est ainsi évité, ce qui favorise la montée en température du liquide caloporteur servant à dégivrer le premier échangeur de chaleur 21 . Le dégivrage du premier échangeur de chaleur 21 peut ainsi être réalisé même lorsque le véhicule roule.
[110] On détaillera maintenant deux modes de réalisation du système de conditionnement thermique 100, dans lequel d’autres échangeurs de chaleur sont présents. La figure 1 décrit un premier mode de réalisation et la figure 2 décrit une variante de ce premier mode de réalisation. [111] Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 , le système de conditionnement thermique 100 comprend un circuit de fluide réfrigérant 2 comportant :
- une boucle principale A comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression 3, un échangeur bifluide 4 agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 2 et sur le circuit de liquide caloporteur 1 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente 31 , un premier échangeur de chaleur 21 configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air F1 ,
- une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 1 1 disposé sur la boucle principale A en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier dispositif de détente 31 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 dispositif de compression 3, la première branche de dérivation B comprenant un deuxième dispositif de détente 32 et un deuxième échangeur de chaleur 22 configuré pour être couplé thermiquement avec un élément 30 d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
- une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la première branche de dérivation B en aval du premier point de raccordement 1 1 et en amont du deuxième dispositif de détente 32 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la première branche de dérivation B en aval du deuxième échangeur de chaleur 22, la deuxième branche de dérivation C comprenant un troisième dispositif de détente 33 et un quatrième échangeur de chaleur 24 configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air F2.
[112] La première branche de dérivation B est disposée en parallèle d’une portion de la boucle principale comprenant le premier dispositif de détente 31 et le premier échangeur de chaleur 21. La deuxième branche de dérivation C est disposée en parallèle d’une portion de la première branche de dérivation B comprenant le deuxième dispositif de détente 32 et le deuxième échangeur de chaleur 22. [113] Le circuit de liquide caloporteur 1 comprend un cinquième échangeur de chaleur 25 configuré pour échanger de la chaleur avec le deuxième flux d’air F2. La boucle principale 40 du circuit de liquide caloporteur 1 comprend l’échangeur bifluide 4 et le cinquième échangeur de chaleur 25.
[114] Le deuxième flux d’air F2 est un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle de l’habitacle du véhicule automobile. Le quatrième échangeur de chaleur 24 est disposé en amont du cinquième échangeur de chaleur 25 selon un sens d’écoulement du deuxième flux d’air F2. La quatrième échangeur 24 et le cinquième échangeur 25 permettent de réguler la température de l’habitacle du véhicule. Le quatrième échangeur de chaleur 24 permet de refroidir le flux d’air Fi et le cinquième échangeur de chaleur 25 permet de réchauffer le flux d’air Fi.
[115] La boucle principale A comprend un clapet anti-retour 36 configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le premier point de raccordement 1 1. La deuxième branche de dérivation C comprend un clapet anti-retour 37 configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant depuis le quatrième point de raccordement 14 vers le troisième point de raccordement 13. Le clapet anti-retour 36 empêche une migration du fluide réfrigérant vers le premier échangeur 21 lorsque celui-ci ne participe pas aux échanges thermiques, c’est-à-dire lorsque le premier dispositif de détente 31 est en position fermée. De même, le clapet anti-retour 37 empêche une migration du fluide réfrigérant vers le quatrième échangeur de chaleur 24 lorsque le troisième dispositif de détente 33 est en position fermée et que le quatrième échangeur 24 ne participe pas aux échanges thermiques.
[116] Selon la variante représentée sur la figure 2, la boucle principale A comporte un premier échangeur interne 6 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier point de raccordement 1 1 , et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du deuxième point de raccordement 12 et en amont du dispositif de compression 3.
[117] Le premier échangeur interne 6 comporte une première section d’échange thermique 6a disposée sur la boucle principale A en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier point de raccordement 1 1 . Le premier échangeur interne 6 comporte une deuxième section d’échange thermique 6b disposée sur la boucle principale A en aval du deuxième point de raccordement 12 et en amont du dispositif de compression 3. Le premier échangeur interne 6 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 6a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 6b.
[118] La première branche de dérivation B comporte un deuxième échangeur interne 7 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval du premier point de raccordement 1 1 et le fluide réfrigérant à basse pression en amont du deuxième point de raccordement 12. Le deuxième échangeur interne 7 comporte une première section d’échange thermique 7a disposée sur la première branche de dérivation B en aval du premier point de raccordement 1 1 et en amont du troisième point de raccordement 13. Le deuxième échangeur interne 7 comporte une deuxième section d’échange thermique 7b disposée sur la première branche de dérivation B en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième point de raccordement 12. Le deuxième échangeur interne 7 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 7a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 7b.
[119] Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 3, le système de conditionnement thermique 100 comprend un circuit de fluide réfrigérant 2 comportant :
- une boucle principale A comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression 3, un échangeur bifluide 4 agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 2 et sur le circuit de liquide caloporteur 1 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un troisième dispositif de détente 33 et un quatrième échangeur de chaleur 24 configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air F2, un premier dispositif de détente 31 , un premier échangeur de chaleur 21 configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air F1 ,
- une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 1 1 disposé sur la boucle principale A en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du troisième dispositif de détente 33 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 dispositif de compression 3, la première branche de dérivation B comprenant un deuxième dispositif de détente 32 et un deuxième échangeur de chaleur 22 configuré pour être couplé thermiquement avec un élément 30 d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
- une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A en aval du quatrième échangeur de chaleur 24 et en amont du premier dispositif de détente 31 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la première branche de dérivation B en aval du deuxième échangeur de chaleur 22 et en amont du deuxième point de raccordement 12.
[120] Selon une variante du deuxième mode de réalisation, illustrée sur la figure 4, le circuit de fluide réfrigérant comprend un premier échangeur interne 6 disposé comme sur la variante de la figure 2. Le premier échangeur interne 6 est ainsi configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier point de raccordement 1 1 , et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du deuxième point de raccordement 12 et en amont du dispositif de compression 3.
[121] Le circuit de fluide réfrigérant 2 comporte un deuxième échangeur interne 7 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression dans la boucle principale A en aval du premier échangeur interne 6 et en amont du premier point de raccordement 11 et le fluide réfrigérant à basse pression dans la première branche de dérivation B en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième point de raccordement 12.
[122] Selon le mode de réalisation de la figure 1 et de la figure 3, la boucle principale A comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 8 disposé en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier point de raccordement 11 . [123] Selon le mode de réalisation de la figure 2 et de la figure 4, la boucle principale A comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 8 disposé en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier échangeur interne 6.
[124] Selon un mode de réalisation non illustré, l’élément 30 de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième échangeur de chaleur 22. L’élément 30 est par exemple une batterie, qui est refroidie directement par le fluide réfrigérant.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de dégivrage d’un système de conditionnement thermique (100), le système de conditionnement thermique (100) comprenant:
- un circuit de liquide caloporteur (1 ) configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- un circuit de fluide réfrigérant (2) comportant successivement : un dispositif de compression (3), un échangeur bifluide (4) agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (2) et sur le circuit de liquide caloporteur (1 ) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente (31 ), un premier échangeur de chaleur (21 ) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air (F1 ), le premier échangeur de chaleur (21 ) étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre, le circuit de fluide réfrigérant (2) comportant en outre un deuxième dispositif de détente (32) disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur (22), le deuxième échangeur de chaleur (22) étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément (30) d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile, le circuit de liquide caloporteur (1 ) comportant un troisième échangeur de chaleur (23) configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur (21 ), le procédé de dégivrage comportant les étapes :
(i) Détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (21 ),
(ii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur (22) de chaleur de façon à absorber de la chaleur de l’élément (30) de la chaine de traction électrique,
(iii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide (4) et faire circuler simultanément du liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide (4) de façon à chauffer le liquide caloporteur,
(iv) Faire circuler du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur (23) de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur.
[Revendication 2] Procédé de dégivrage selon la revendication 1 , dans lequel le troisième échangeur de chaleur (23) est configuré pour échanger de la chaleur avec le premier flux d’air (F1 ), dans lequel le troisième échangeur de chaleur (23) est disposé en amont du premier échangeur de chaleur (21 ) selon un sens d’écoulement du premier flux d’air (F1 ), et dans lequel le premier flux d’air (F1 ) est un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule.
[Revendication 3] Procédé de dégivrage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur (23) est égal au débit de liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide (4) pendant l’étape iv) de circulation du liquide caloporteur chauffé dans le dans le troisième échangeur de chaleur (23).
[Revendication 4] Procédé de dégivrage selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, dans lequel l’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur (23) comprend les sous-étapes :
- déterminer une température (T_23) du liquide caloporteur en entrée du troisième échangeur de chaleur (23),
- si la température déterminée (T_23) est supérieure à un premier seuil prédéterminé (Tminl ), générer un premier flux d’air (F1 ) de façon à ce que le premier flux d’air (F1 ) échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur (23), puis avec le premier échangeur de chaleur (21 ).
[Revendication 5] Procédé de dégivrage selon la revendication précédente, dans lequel la sous-étape de génération d’un premier flux d’air (F1 ) comprend une activation d’un groupe moto-ventilateur (5), le groupe moto-ventilateur (5) étant configuré pour faire circuler un flux d’air du troisième échangeur de chaleur (23) vers le premier échangeur de chaleur (21 ).
[Revendication 6] Procédé de dégivrage selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, comprenant les sous-étapes : - déterminer une température (T_4) du liquide caloporteur en sortie de l’échangeur bifluide (4),
- si la température déterminée (T_4) est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé (T min2), maintenir un débit de flux d’air extérieur (Fe) au-dessous d’un seuil de débit prédéterminé,
- si la température déterminée (T_4) est supérieure ou égale au deuxième seuil prédéterminé (Tmin2), générer un premier flux d’air (F1 ) de façon à ce que le premier flux d’air (F1 ) échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur (23), puis avec le premier échangeur de chaleur (21 ) de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (21 ).
[Revendication 7] Procédé de dégivrage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur (23) est itérée jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.
[Revendication 8] Procédé de dégivrage selon l’une des revendications précédentes, comportant l’étape :
- Lorsqu’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (21 ) est détectée à l’étape i), interdire une circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur (21 ).
[Revendication 9] Procédé de dégivrage selon l’une des revendications précédentes, comportant l’étape :
(v) recevoir une requête de mise hors fonctionnement du système de conditionnement thermique (100),
(v1 ) si une absence de glace accumulée est détectée, mettre le système de conditionnement thermique (100) hors fonctionnement,
(v2) si une présence de glace accumulée est détectée, maintenir le système de conditionnement thermique (100) en fonctionnement et itérer l’étape (iv) de circulation d’un débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur (23) jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.
[Revendication 10] Système de conditionnement thermique (100) comprenant:
- un circuit de liquide caloporteur (1 ) configuré pour faire circuler un liquide caloporteur, - un circuit de fluide réfrigérant (2) comportant successivement : un dispositif de compression (3), un échangeur bifluide (4) agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (2) et sur le circuit de liquide caloporteur (1 ) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, un premier dispositif de détente (31 ), un premier échangeur de chaleur (21 ) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air (F1 ), le premier échangeur de chaleur (21 ) étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre , le circuit de fluide réfrigérant (2) comportant en outre un deuxième dispositif de détente (32) disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur (22), le deuxième échangeur de chaleur (22) étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément (30) d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile , le circuit de liquide caloporteur (1 ) comportant un troisième échangeur de chaleur (23) configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur (21 ) ,
- Une unité électronique de contrôle (50) configurée pour mettre en oeuvre le procédé de dégivrage selon l’une des revendications précédentes.
[Revendication 11] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément (30) de la chaine de traction électrique comprend un moteur électrique de traction du véhicule, ou un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule , ou une batterie de stockage d’énergie électrique.
[Revendication 12] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 10 ou 1 1 , dans lequel le deuxième échangeur de chaleur (22) est agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (2) et sur le circuit de liquide caloporteur (1 ) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, dans lequel l’élément (30) de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire (10) de liquide caloporteur, et dans lequel le deuxième échangeur de chaleur (22) est configuré pour échanger de la chaleur avec le liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire (10) de liquide caloporteur.
[Revendication 13] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit de liquide caloporteur (1 ) comprend une boucle principale (40) de circulation, la boucle principale (40) comportant l’échangeur bifluide (4), et dans lequel la boucle auxiliaire (10) de liquide caloporteur peut être sélectivement mise en communication avec la boucle principale (40) de liquide caloporteur et dans lequel la boucle auxiliaire (10) de liquide caloporteur peut être sélectivement séparée de la boucle principale (40) de liquide caloporteur.
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