WO2026008317A1 - Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile - Google Patents

Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile

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WO2026008317A1
WO2026008317A1 PCT/EP2025/066983 EP2025066983W WO2026008317A1 WO 2026008317 A1 WO2026008317 A1 WO 2026008317A1 EP 2025066983 W EP2025066983 W EP 2025066983W WO 2026008317 A1 WO2026008317 A1 WO 2026008317A1
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WO
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exchanger
refrigerant
heat exchange
heat
exchange section
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/EP2025/066983
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English (en)
Inventor
Roland AKIKI
Rody EL-CHAMMAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
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    • B60H1/3227—Cooling devices using compression characterised by the arrangement or the type of heat exchanger, e.g. condenser, evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39—Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems.
  • Such systems can, for example, be fitted to motor vehicles. These systems ensure thermal regulation of various vehicle components, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, when the vehicle is electrically powered.
  • Heat exchange is managed primarily by the compression and expansion of a refrigerant circulating in a circuit containing several heat exchangers. A compressor forces the refrigerant into a high-pressure state, allowing its circulation within the circuit.
  • the mass of refrigerant circulating in the circuit can vary depending on the operating mode used and the operating conditions.
  • the refrigerant circuit includes a refrigerant accumulation device serving as a refrigerant storage reserve.
  • a thermal conditioning system for motor vehicles comprising a refrigerant circuit configured to circulate a refrigerant, the refrigerant circuit comprising: a main loop comprising successively, according to the direction of refrigerant flow:
  • the bypass branch connected to the main loop upstream of the first storage unit allows, in certain operating modes, for the first refrigerant storage unit to be bypassed in order to reduce the pressure drop in the circuit.
  • the refrigerant does not circulate through the first storage unit when the second heat exchanger is operating as an evaporator.
  • the efficiency of the heat conditioning system is thus improved under these operating conditions.
  • the thermal conditioning system comprises:
  • a second branch connecting a third connection point located on the main loop downstream of the first exchanger and upstream of the first heat exchange section of the second exchanger to a fourth connection point located on the main loop downstream of the third exchanger and upstream of the compressor, the second branch comprising a third expansion valve and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with the indoor airflow,
  • the second branch of the bypass and the third branch of the bypass allow for cooling of the vehicle's passenger compartment, as well as additional operating modes to optimize the operation of the thermal conditioning system.
  • the main loop includes a second accumulation device located downstream of the third exchanger and upstream of a compressor inlet.
  • the second accumulation device is arranged between the fourth connection point and the compressor inlet.
  • the first expansion valve is arranged jointly on the main loop and on the second bypass branch, and is configured to:
  • the third connection point is part of the first regulator.
  • a section of the refrigerant passing through the first expansion valve can vary between a maximum opening position in which the refrigerant passes through the first expansion valve without undergoing expansion, and a minimum opening position.
  • a cross-section of the refrigerant fluid passing through the first expansion valve can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
  • the second expansion valve is arranged jointly on the main loop and on the first bypass branch, and is configured to:
  • the second connection point is part of the second regulator.
  • a cross-section of the refrigerant passage through the second expansion valve can vary between a maximum opening position in which the fluid refrigerant passes through the second expansion valve without undergoing expansion, and in a minimum opening position.
  • a cross-section of the refrigerant flow through the second expansion valve can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
  • the first exchanger is configured to operate as a high-pressure refrigerant condenser.
  • the second exchanger is configured to operate selectively as a refrigerant fluid evaporator or as a refrigerant fluid condenser.
  • the third exchanger being configured to operate as a refrigerant fluid evaporator.
  • the third exchanger is thermally coupled with an element of an electric powertrain of the vehicle.
  • the third exchanger is thermally coupled to an element of an electric drive chain of the vehicle via a heat transfer fluid circulating in a heat transfer fluid circuit.
  • the heat transfer fluid circuit may include an electric heating device configured to heat the heat transfer fluid circulating in the circuit.
  • the element of the vehicle's electric powertrain includes an electrical energy storage battery.
  • the element of the vehicle's electric powertrain includes an electric vehicle traction motor.
  • the element of the vehicle's electric powertrain may include an electronic control unit for the vehicle's electric traction motor.
  • the main loop includes an internal heat exchanger configured to allow heat exchange between: - the refrigerant circulating between the second heat exchange section of the second exchanger and the second expansion valve, and
  • the internal exchanger makes it possible to increase the enthalpy variation of the refrigerant during the thermodynamic cycle, and therefore to increase the thermal power of the thermal conditioning system.
  • the internal exchanger includes a first heat exchange section arranged on the main loop between the second heat exchange section of the second exchanger and the second expansion valve, and a second heat exchange section arranged on the main loop downstream of the second accumulation device and upstream of the compressor inlet.
  • the first heat exchange section is arranged on the main loop downstream of the second heat exchange section of the second exchanger and upstream of the sixth connection point.
  • the internal heat exchanger is configured to allow heat exchange between the refrigerant in the first heat exchange section and the refrigerant in the second heat exchange section.
  • the internal exchanger is configured to allow heat exchange between:
  • the internal exchanger is configured to allow heat exchange between:
  • the internal exchanger is configured to allow heat exchange between:
  • the second exchanger comprises a front face configured to receive the outside airflow and two side faces extending transversely to the front face.
  • the first heat exchange section of the second exchanger and the second heat exchange section of the second exchanger are arranged one above the other.
  • the second heat exchange section of the second exchanger is below the first heat exchange section of the second exchanger when the second exchanger is in its nominal installation position.
  • the first heat exchange section of the second exchanger includes a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and wherein the refrigerant inlet of the first heat exchange section of the second exchanger and the refrigerant outlet of the first heat exchange section of the second exchanger are arranged on the same face of the second exchanger.
  • the first heat exchange section of the second exchanger includes, for example, two passes.
  • the second heat exchange section of the second exchanger comprises a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and wherein the refrigerant inlet of the second heat exchange section of the second exchanger and the refrigerant outlet of the second heat exchange section thermal components of the second exchanger are arranged on opposite faces of the second exchanger.
  • the second interchange can thus have a particularly compact shape, facilitating its integration into the vehicle.
  • the first refrigerant fluid accumulation device is arranged opposite a lateral face of the second exchanger.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a first operating mode called "passenger compartment and battery cooling" in which:
  • a first flow of refrigerant circulates in the compression device where it passes through high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger without releasing heat, in the first expansion valve without undergoing expansion, in the first heat exchange section of the second heat exchanger, in the first accumulation device, in the second heat exchange section of the second heat exchanger, and divides into:
  • the total refrigerant flow referred to as the first flow, circulates in the first accumulation device.
  • the second heat exchange section of the second exchanger subcools the refrigerant condensed in the first heat exchange section of the second exchanger.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a second operating mode called "heat pump and energy recovery” in which:
  • a flow of refrigerant circulates in the compression device where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger where it gives up heat, in the first expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the first heat exchange section of the second exchanger where it evaporates at least in part, in the first bypass branch, in the second expansion valve without undergoing expansion, in the third exchanger where it evaporates at least in part, then in the second refrigerant accumulation device and returns to the compressor.
  • the refrigerant flow rate in the first refrigerant accumulation device is zero.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a third operating mode called the "first dehumidification mode" in which:
  • a flow of refrigerant circulates in the compression device where it is under high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger where it releases heat, in the first expansion valve where it undergoes expansion and passes to an intermediate pressure lower than the high pressure, in the first heat exchange section of the second heat exchanger, in the first device accumulation, in the second heat exchange section of the second exchanger, in the third bypass branch, in the third expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the intermediate pressure, in the fourth exchanger where it evaporates, then in the second refrigerant accumulation device and returns to the compressor.
  • the total flow of refrigerant circulates in the first accumulation device.
  • the second heat exchange section of the second exchanger performs subcooling of the refrigerant condensed in the first heat exchange section of the second exchanger.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a fourth operating mode called the "second dehumidification mode" in which:
  • a first flow of refrigerant circulates in the compression device where it passes through high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger where it releases heat, in the first expansion valve where it undergoes expansion and passes through an intermediate pressure lower than the high pressure, in the second bypass branch, and divides into:
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a fifth operating mode called the "third dehumidification mode" in which:
  • a flow of refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger where it gives up heat, in the first expansion valve where it undergoes expansion and passes to an intermediate pressure lower than the high pressure, then in the second bypass branch, successively in the third expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the intermediate pressure, in the fourth exchanger where it evaporates, then in the second accumulation device, and returns to the compressor.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a sixth operating mode called "energy recovery" in which:
  • a flow of refrigerant circulates through the compression device where it passes through a high pressure, and flows successively through the first heat exchanger where it releases heat, through the first expansion valve without undergoing expansion, through the second bypass branch, through the third bypass branch, through the second expansion valve where it undergoes expansion and passes through a low pressure lower than the high pressure pressure, in the third exchanger where it evaporates, then in the second accumulation device and returns to the compressor.
  • FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of the proposed thermal conditioning system
  • FIG. 2 is a schematic view of a second embodiment of the proposed thermal conditioning system
  • FIG. 3 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1, operating according to a first mode of operation, called passenger compartment and battery cooling mode,
  • FIG. 4 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1, operating according to a second mode of operation, called heat pump and energy recovery mode,
  • FIG. 5 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1, operating according to a third mode of operation, called the first dehumidification mode,
  • FIG. 6 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1, operating according to a fourth mode of operation, called the second dehumidification mode,
  • FIG. 7 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1, operating according to a fifth mode of operation, called the third dehumidification mode
  • FIG. 8 is a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1, operating according to a sixth mode of operation, called energy recovery mode
  • FIG. 9 is a schematic view detailing part of the proposed thermal conditioning system
  • FIG. 10 is another schematic view detailing part of the proposed thermal conditioning system.
  • 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 flow, or path, of a fluid.
  • a first element downstream of a second element means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of flow, or path, of the fluid in question.
  • a first element is upstream of a second element means that the refrigerant flows successively through the first element, then the second element, without passing through the compression device.
  • the refrigerant exits the compression device, possibly passes through one or more elements, then passes through the first element, then the second element, and 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 path from the first element to the third element passes through the second element.
  • the thermal conditioning system 100 comprises an electronic control unit that receives information from various sensors measuring, in particular, the characteristics of the refrigerant at various points in the circuit.
  • the electronic control unit also receives instructions from the vehicle occupants, such as the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic control unit may also receive instructions from other electronic subsystems, such as the electrical energy storage battery management system.
  • the electronic control unit implements control laws to operate the various actuators in order to control the thermal conditioning system 100 and ensure compliance with the received instructions.
  • a compression device 7 allows a refrigerant to circulate in a refrigerant circulation circuit 10.
  • the refrigerant circuit 10 forms a closed loop in which the refrigerant can circulate.
  • the refrigerant circuit 10 is leak-proof when it is in its nominal operating condition, that is, without any faults or leaks.
  • Each connection point of the circuit 10 allows the refrigerant to flow into one or the other of the circuit sections that converge at that connection point.
  • the distribution of the refrigerant between the circuit sections that converge at a connection point is achieved by opening or closing the shut-off valves, check valves, or expansion devices included on each of these sections. In other words, each connection point is a means of redirecting the refrigerant arriving at that connection point.
  • the refrigerant used by the refrigerant circuit 10 is here a chemical fluid such as R1234yf, or 134a.
  • a natural refrigerant, such as R290 or R744, can also be used.
  • Every refrigerant expansion device also called an expansion valve, can be an electronic expansion valve.
  • an electronic expansion valve the passage area through which the refrigerant flows can be continuously adjusted between a closed position and a maximum open position.
  • an electronic control module of the expansion valve drives an electric motor which moves a movable shutter controlling the passage area available to the refrigerant.
  • the heat transfer fluid circuit(s) also form one or more closed and sealed circuits in which a heat transfer fluid can circulate.
  • the heat transfer fluid can exchange heat during its circulation
  • HVAC heating, ventilation, and/or air conditioning
  • Outside airflow Fe is defined as airflow that is not directed towards the vehicle's passenger compartment. In other words, this outside airflow Fe remains outside the vehicle's passenger compartment.
  • a second fan motor group also not shown, can be activated to increase the outside airflow Fe if necessary.
  • the airflow provided by both the first and second fan motor groups can be adjusted in real time according to heat exchange requirements, for example, by the electronic control unit of the climate control system 100.
  • first exchanger is equivalent to the term “first heat exchanger”.
  • internal exchanger is equivalent to the term “Internal heat exchanger”.
  • storage device is equivalent to the term “refrigerant storage device”.
  • FIG. 1 schematically represents a thermal conditioning system 100 for a motor vehicle.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a refrigerant circuit 10 configured to circulate a refrigerant.
  • the refrigerant circuit 10 comprises a main loop A consisting successively, according to the direction of refrigerant flow:
  • the second heat exchanger 2 thermally coupled to an outside airflow Fe to the passenger compartment of the motor vehicle, the second heat exchanger 2 comprising successively:
  • the refrigerant circuit 10 includes a first branch B connecting a first connection point 11 located on the main loop A downstream of the first heat exchange section 2A of the second heat exchanger 2 and upstream of the first refrigerant accumulation device 5 to a second connection point 12 located on the main loop A downstream of the second heat exchange section 2B of the second heat exchanger 2 and upstream of the third heat exchanger 3.
  • the first branch B connected to the main loop A upstream of the first storage device 5, allows, in certain operating modes, the first refrigerant storage device 5 to be bypassed in order to reduce the pressure drop in the circuit 10.
  • the refrigerant does not circulate in the first storage device 5 in certain operating modes.
  • the refrigerant does not circulate in the first storage unit 5 when the second heat exchanger 2 is operating as an evaporator. Thanks to the associated reduction in pressure drop, the efficiency of the thermal conditioning system 100 is improved.
  • Figure 9 is a detailed, enlarged view of the portion of circuit 10 in the vicinity of the second exchanger 2.
  • the first accumulation device 5 is a desiccant bottle.
  • the second branch C connecting a third connection point 13 located on the main loop A downstream of the first exchanger 1 and upstream of the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2 to a fourth connection point 14 located on the main loop A downstream of the third exchanger 3 and upstream of the compressor 7,
  • the second branch C comprising a third expansion valve 23 and a fourth heat exchanger 4 configured to exchange heat with the indoor airflow Fi
  • connection point 15 arranged on the second branch of the C branch between the third connection point 13 and the third regulator 23 at a sixth connection point
  • the third expansion valve 23 is arranged between the fifth connection point 15 and the fourth heat exchanger 4, and allows the fourth heat exchanger 4 to be supplied with low-pressure refrigerant.
  • the second branch of the C bypass and the third branch of the D bypass allow for cooling of the vehicle's passenger compartment, as well as additional operating modes to optimize the operation of the thermal conditioning system.
  • the main loop A includes a second accumulation device 6 arranged downstream of the third exchanger 3 and upstream of an inlet 7a of the compressor 7.
  • the second accumulation device 6 is arranged between the fourth connection point 14 and the inlet 7a of the compressor 7.
  • the second accumulation device 6 ensures that the refrigerant arriving at the inlet 7a of the compressor 7 is in a completely gaseous state.
  • the first regulator 21 is arranged jointly on the main loop A and on the second branch C.
  • the first regulator 21 is configured to:
  • the third connection point 13 is part of the first regulator 21.
  • a section of passage of the refrigerant fluid through the first expansion valve 21 can vary between a maximum opening position in which the refrigerant fluid passes through the first expansion valve 21 without undergoing expansion, and a minimum opening position.
  • a cross-section of the refrigerant fluid passing through the first expansion valve 21 can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
  • the first regulator 21 is a three-way valve capable of jointly providing controlled decompression.
  • the first expansion valve 21 includes a refrigerant inlet and two refrigerant outlets.
  • the first expansion valve 21 can supply expanded refrigerant at the first outlet or at the second outlet, simultaneously closing the other outlet.
  • the expansion rate achieved at the outlet that supplies the refrigerant can vary continuously, from zero expansion to maximum expansion.
  • the first regulator 21 includes, for example, a rotating movable obturator in the shape of a sphere having an internal recess forming an internal fluid circulation conduit.
  • the hollow comprises a first portion extending radially from the periphery of the sphere to the center of the sphere.
  • the hollow comprises a second portion extending perpendicularly from the first portion. This second portion extends radially from the center of the sphere to the periphery of the sphere.
  • the second portion and the first portion are, for example, perpendicular.
  • the movable shutter is arranged in a body forming three refrigerant circulation channels.
  • the movable shutter separates the different fluid circulation channels and can be moved by a control mechanism.
  • the movable shutter forms a fluid passage opening whose effective section is controlled by the angular position of the movable shutter.
  • the second regulator 22 is arranged jointly on the main loop A and on the first branch B.
  • the second regulator 22 is configured to:
  • the use of a second three-way regulator limits the number of components required, and thus simplifies the thermal conditioning system.
  • the second regulator 22 is a three-way valve capable of jointly providing controlled decompression.
  • the second connection point 12 is part of the second regulator 22.
  • a section of passage of the refrigerant fluid through the second expansion valve 22 can vary between a maximum opening position in which the refrigerant fluid passes through the second expansion valve 22 without undergoing expansion, and a minimum opening position.
  • a section of the refrigerant fluid passing through the second expansion valve 22 can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
  • the second regulator 22 may be identical to the first regulator 21.
  • the first expansion valve 21 and the second expansion valve 22 are electronic expansion valves.
  • An electronic control module drives an electric motor that moves the movable damper, controlling the cross-sectional area of the refrigerant flow. This allows for real-time, closed-loop control of the damper's position.
  • the first exchanger 1 is configured to operate as a high-pressure refrigerant fluid condenser.
  • the first exchanger 1 receives the high-pressure refrigerant fluid from the outlet 7b of the compressor 7.
  • the first exchanger 1 is configured to exchange heat with an interior airflow Fi to the passenger compartment of a motor vehicle.
  • the thermal coupling between the first exchanger 1 and the indoor airflow Fi is then said to be direct.
  • the first heat exchanger 1 is located in the vehicle's heating, ventilation and/or air conditioning system.
  • the first heat exchanger 1 is configured to exchange heat with a heat transfer fluid circulating in a closed heat transfer fluid circuit, and the heat transfer fluid circuit includes a heat exchanger configured to exchange heat with an interior airflow Fi to the vehicle's passenger compartment.
  • the thermal coupling between the first exchanger 1 and the indoor airflow Fi is said to be indirect, since the thermal coupling takes place via a heat transfer fluid.
  • the heat exchanger located on the heat transfer fluid circuit and capable of exchanging heat with the interior airflow Fi is designated by the term heater radiator, and is located in the heating, ventilation and/or air conditioning system of the vehicle.
  • the second exchanger 2 is configured to operate selectively as a refrigerant fluid evaporator or as a refrigerant fluid condenser.
  • the second exchanger 2 can, depending on the operating modes, receive either high-pressure gaseous refrigerant or low-pressure liquid refrigerant.
  • the second exchanger 2 is for example located in the front of the vehicle, in order to receive the outside air flow Fe.
  • the second interchange 2 thus receives the airflow resulting from the forward movement of the vehicle.
  • a motor-fan unit can increase the outside air flow Fe on the second exchanger 2.
  • the third exchanger 3 being configured to operate as a refrigerant fluid evaporator.
  • the third exchanger 3 is thermally coupled with an element 25 of an electric drive chain of the vehicle.
  • the third exchanger 3 allows the element 25 of the vehicle's electric powertrain to be cooled, or heat dissipated by the operation of the element 25 to be recovered.
  • the third heat exchanger 3 is thermally coupled with the element 25 of the vehicle's electric drive chain via a heat transfer fluid circulating in a heat transfer fluid circuit 40.
  • the heat transfer fluid is, for example, a mixture of water and glycol.
  • a circulation pump allows the heat transfer fluid to circulate in circuit 40.
  • the circulation pump is, for example, an electric pump that can be selectively activated or deactivated.
  • the heat transfer fluid circuit 40 may include an electric heating device 26 configured to heat the heat transfer fluid circulating in the circuit.
  • the electric heating device 26 includes an electric resistance for dissipating heat in the heat transfer fluid.
  • the electric heating device 26 may be selectively switched on or off.
  • element 25 of the vehicle's electric drive chain includes an electric energy storage battery.
  • element 25 of the vehicle's electric drive chain may include an electric vehicle traction motor.
  • element 25 of the vehicle's electric drive chain may include an electronic control unit for the vehicle's electric traction motor.
  • the fourth exchanger 4 is configured to operate as a refrigerant fluid evaporator, and allows the interior airflow Fi to be cooled to the vehicle's passenger compartment.
  • the fourth heat exchanger 4 is located in the vehicle's heating, ventilation and/or air conditioning system.
  • the fourth exchanger 4 is positioned upstream of the first exchanger 1 according to the direction of flow of the internal air flow Fi.
  • Figure 2 schematically represents a second embodiment of the thermal conditioning system 100.
  • the main loop A includes an internal heat exchanger 9 configured to allow heat exchange between:
  • the internal exchanger 9 makes it possible to increase the enthalpy variation of the refrigerant during the thermodynamic cycle, and therefore to increase the thermal power of the thermal conditioning system.
  • the internal exchanger 9 has a first heat exchange section 9a arranged on the main loop A between the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2 and the second expansion valve 22, and a second heat exchange section 9b arranged on the main loop A downstream of the second storage device 6 and upstream of the inlet 7a of the compressor 7.
  • the internal heat exchanger 9 is configured to allow heat exchange between the refrigerant in the first heat exchange section 9a and the refrigerant in the second heat exchange section 9b.
  • the first heat exchange section 9a is arranged on the main loop A downstream of the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2 and upstream of the sixth connection point 16.
  • the internal exchanger 9 can be arranged in different ways on the refrigerant circuit 10.
  • the internal heat exchanger 9 is configured to allow heat exchange between:
  • the first heat exchange section 9a of the internal exchanger 9 is arranged between the sixth connection point 16 and the second expansion valve 22, and the second heat exchange section 9b of the internal exchanger 9 is arranged between the fourth connection point 14 and the second storage device 6.
  • the internal exchanger 9 is configured to allow heat exchange between:
  • the first heat exchange section 9a of the internal exchanger 9 is arranged on the third branch branch D
  • the second heat exchange section 9b of the internal exchanger 9 is arranged on the second branch branch C between the fourth exchanger 4 and the fourth connection point 14.
  • the internal exchanger 9 is configured to allow heat exchange between:
  • the first heat exchange section 9a of the internal exchanger 9 is arranged on the second branch of the bypass C between the fifth connection point 15 and the third expansion valve 23, and the second heat exchange section 9b of the internal exchanger 9 is arranged on the second branch of the bypass C between the fourth exchanger 4 and the fourth connection point 14.
  • the second exchanger 2 comprises a front face F1 configured to receive the outside air flow Fe and two side faces F2, F3 extending transversely to the front face F1.
  • Figure 10 illustrates construction details of the second interchange 2.
  • the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2 and the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2 are arranged one above the other.
  • the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2 is below the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2 when the second exchanger 2 is in its nominal installation position.
  • the Z-axis corresponds to the vertical axis, oriented from bottom to top.
  • the X-axis corresponds to the longitudinal axis of the vehicle, oriented from front to back.
  • the Y-axis corresponds to the transverse axis of the vehicle.
  • the first heat exchange section 2A of the second heat exchanger 2 comprises a refrigerant inlet 2A_I and a refrigerant outlet 2A_O.
  • the refrigerant inlet 2A_I of the first heat exchange section 2A of the second heat exchanger 2 and the refrigerant outlet 2A_O of the first heat exchange section 2A of the second heat exchanger 2 are located on the same face F2 of the second heat exchanger 2.
  • the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2 comprises, for example, two passes, as illustrated in Figure 10.
  • the two passes are arranged one above the other along the vertical axis Z.
  • the refrigerant flows in the same direction in the first and second passes, and in opposite directions in the second pass.
  • the second heat exchange section 2B of the second heat exchanger 2 comprises a refrigerant inlet 2B_I and a refrigerant outlet 2B_O.
  • the refrigerant inlet 2B_I of the second heat exchange section 2B of the second heat exchanger 2 and the refrigerant outlet 2B_O of the second heat exchange section 2B of the second heat exchanger 2 are located on opposite faces F2, F3 of the second heat exchanger 2.
  • the inlet 2A_I of the first heat exchange section 2A is disposed, along the vertical axis Z, between the outlet 2A_O of the first heat exchange section 2A and the inlet 2B_I of the second heat exchange section 2B.
  • the exchanger 2 is assumed to be oriented according to its nominal installation position in the vehicle.
  • the second interchange 2 can thus have a particularly compact shape, facilitating its integration into the vehicle.
  • the first refrigerant fluid accumulation device 5 is arranged opposite a lateral face F2 of the second exchanger 2.
  • the first storage device 5 is a desiccant bottle.
  • the first storage device has a cylindrical shape, and its axis is oriented parallel to the extension plane of the lateral face F2.
  • FIGs 3 to 8 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 of Figure 1 according to different operating modes.
  • FIG. 3 schematically illustrates a process of operation of the thermal conditioning system 100, in a first mode of operation called "cabin and battery cooling".
  • an initial flow Qr1 of refrigerant circulates through the compression device 7 where it is subjected to high pressure, and then flows successively through the first heat exchanger 1 without releasing heat, through the first expansion valve 21 without undergoing expansion, through the first heat exchange section 2A of the second heat exchanger 2, through the first storage device 5, through the second heat exchange section 2B of the second heat exchanger 2, and is divided into:
  • the total flow formed circulates in the second accumulation device 6 and returns to the compressor 7.
  • the total flow of refrigerant called first flow Qr1
  • the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2 performs a subcooling of the refrigerant condensed in the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2.
  • the second exchanger 2 operates as a refrigerant condenser, and allows subcooling of the refrigerant.
  • the circulation of the refrigerant fluid in the second exchanger 2 is schematically represented by the symbol C2, on part B of figure 10.
  • the refrigerant from outlet 2A_O of the first heat exchange section 2A flows into the first storage device 5, then joins the inlet 2B_I of the second heat exchange section 2B.
  • the subcooled liquid exits at outlet 2B_O.
  • the third heat exchanger 3 functions as an evaporator and cools the traction chain element 25.
  • the fourth heat exchanger 4 functions as an evaporator and cools the interior airflow Fi. The vehicle's passenger compartment is thus cooled.
  • the sixth connection point 16 is a point of separation of the first flow Qr1 of refrigerant into two separate flows Qr2, Qr3.
  • the fourth connection point 14 is a point of regrouping of the flow Qr2 of refrigerant from the third heat exchanger 3 and the flow Qr3 of refrigerant from the fourth heat exchanger 4.
  • the first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first exchanger 1 to the second exchanger 2 and blocks the circulation of refrigerant to the fifth connection point 15.
  • the second expansion valve 22 directs the refrigerant from the sixth connection point 16 to the third exchanger 3 and blocks the circulation of refrigerant between the first connection point 11 and the second connection point 12.
  • the high-pressure refrigerant from the first heat exchanger 1 reaches the sixth connection point 16 without undergoing expansion.
  • the high-pressure refrigerant is expanded in parallel by the second expansion valve 22 and by the third expansion valve 23.
  • FIG. 4 schematically illustrates a process of operation of the thermal conditioning system 100, in a second mode of operation called “heat pump and energy recovery”.
  • a flow Qr of refrigerant circulates in the compression device 7 where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it gives up heat, in the first expansion valve 21 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2 where it evaporates at least in part, in the first bypass branch B, in the second expansion valve 22 without undergoing expansion, in the third exchanger 3 where it evaporates at least in part, then in the second refrigerant storage device 6 and returns to the compressor 7.
  • the refrigerant flow rate in the first refrigerant accumulation device 5 is zero.
  • the second heat exchanger 2 functions as a refrigerant evaporator. Only the first heat exchange section 2A carries the refrigerant, and the second heat exchange section 2B of the second heat exchanger 2 does not perform any heat exchange. The evaporated refrigerant does not circulate through the first storage device 5, which limits the pressure drop in the low-pressure part of the refrigerant circuit. The second heat exchanger 2 can therefore operate with a lower evaporation pressure, allowing for an increase in the heat recovered from the outside airflow Fe.
  • the circulation of the refrigerant fluid in the second exchanger 2 is schematically represented by the symbol C1, on part A of figure 10.
  • the refrigerant fluid from outlet 2A_O of the first heat exchange section 2A does not circulate in the first storage device 5, and is directed to the first branch of bypass B.
  • the first heat exchanger 1 heats the vehicle's passenger compartment by recovering thermal energy from the outside airflow at the second heat exchanger 2 and by recovering thermal energy from the traction chain element 25 at the third heat exchanger 3.
  • the third heat exchanger 3 can also recover the heat dissipated by the electric heating device 26.
  • the fourth exchanger 4 does not perform heat exchange.
  • the first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first heat exchanger 1 to the second heat exchanger 2 and blocks the circulation of the fluid refrigerant to the fifth connection point 15.
  • the second expansion valve 22 allows the refrigerant from the first connection point 11 to flow in the first branch branch B to the second connection point 12, and directs it to the third exchanger 3. The circulation of refrigerant between the sixth connection point 16 and the second connection point 12 is blocked.
  • the refrigerant flow rate is the same in the first exchanger 1, in the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2 and in the third exchanger 3.
  • the refrigerant fluid from the first exchanger 1 is expanded by the first expansion valve 21.
  • Figure 5 schematically illustrates a process of operation of the thermal conditioning system 100, in a third mode of operation called "first mode of dehumidification".
  • a flow Qr of refrigerant circulates in the compression device 7 where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it gives up heat, in the first expansion valve 21 where it undergoes expansion and passes to an intermediate pressure lower than the high pressure, in the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2, in the first storage device 5, in the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2, in the third bypass branch D, in the third expansion valve 23 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the intermediate pressure, in the fourth exchanger 4 where it evaporates, then in the second refrigerant storage device 6 and returns to the compressor 7.
  • the total flow of refrigerant circulates in the first accumulation device 5.
  • the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2 performs a subcooling of the refrigerant condensed in the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2.
  • the fourth exchanger 4 cools the indoor airflow Fi.
  • the first exchanger 1 heats the indoor airflow Fi, which allows the indoor airflow Fi to be dehumidified.
  • the third interchange 3 is inactive.
  • the first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first exchanger 1 to the second exchanger 2 and blocks the circulation of refrigerant to the fifth connection point 15.
  • the second expansion valve 22 blocks the circulation of refrigerant between the sixth connection point 16 and the third exchanger 3, and jointly blocks the circulation of refrigerant in the first branch of bypass B, between the first connection point 11 and the second connection point 12.
  • the refrigerant flow rate is the same in the first exchanger 1, in the first heat exchange section 2A of the second exchanger 2, in the second heat exchange section 2B of the second exchanger 2 and in the third exchanger 3.
  • FIG. 6 schematically illustrates a method of operation of the thermal conditioning system 100, in a fourth operating mode called "second dehumidification mode".
  • a first flow Qr1 of refrigerant circulates in the compression device 7 where it passes through high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it releases heat, in the first expansion valve 21 where it undergoes expansion and passes through an intermediate pressure lower than the high pressure, in the second bypass branch C, and divides into:
  • the total flow formed circulates in the second accumulation device 6 and returns to the compressor 7.
  • the fourth heat exchanger 4 functions as an evaporator and cools the indoor airflow Fi.
  • the first heat exchanger 1 functions as a high-pressure refrigerant condenser and heats the indoor airflow Fi.
  • the indoor airflow Fi is thus dehumidified.
  • the second exchanger 2 is not traversed by the refrigerant fluid, and is thermally inactive.
  • the third exchanger 3 operates as a low-pressure refrigerant fluid evaporator, and allows heat to be recovered from the heat transfer fluid.
  • the fourth connection point 14 is a grouping point of the flow Qr2 of refrigerant from the third exchanger 3 and the flow Qr3 of refrigerant from the fourth exchanger 4.
  • the first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first exchanger 1 to the fifth connection point 15 and blocks the circulation of refrigerant in the main loop A towards the second exchanger 2.
  • the second expansion valve 22 directs the refrigerant from the sixth connection point 16 to the third exchanger 3 and blocks the circulation of refrigerant between the first connection point 11 and the second connection point 12.
  • the flow rate of refrigerant circulating in the fourth exchanger 4 is lower than the flow rate circulating in the first exchanger 1, due to the separation carried out at the fifth connection point 15.
  • the high-pressure refrigerant from the first heat exchanger 1 is expanded to an intermediate pressure by the first expansion valve 21.
  • the intermediate-pressure refrigerant is expanded in parallel by the third expansion valve 23 and the second expansion valve 22.
  • FIG. 7 schematically illustrates a method of operation of the thermal conditioning system 100, in a fifth operating mode called "third dehumidification mode".
  • a flow Qr of refrigerant circulates through the compression device 7 where it is subjected to high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it gives up heat, in the first expansion valve 21 where it undergoes expansion and passes to an intermediate pressure lower than the high pressure, then in the second bypass branch C, successively in the third expansion valve 23 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the intermediate pressure, in the fourth exchanger 4 where it evaporates, then in the second accumulation device 6, and returns to the compressor 7.
  • the first exchanger 1 heats the indoor airflow Fi
  • the fourth exchanger 4 cools the indoor airflow Fi, which allows the indoor airflow Fi to be dehumidified.
  • the second exchanger 2 and the third exchanger 3 are not traversed by the refrigerant fluid, and are both thermally inactive.
  • the first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first exchanger 1 to the fifth connection point 15 and blocks the circulation of refrigerant in the main loop A to the second exchanger 2.
  • the second expansion valve 22 blocks the circulation of refrigerant between the sixth connection point 16 and the third exchanger 3, and jointly blocks the circulation of refrigerant in the first branch of bypass B, between the first connection point 11 and the second connection point 12.
  • the refrigerant flow rate is the same in the first exchanger 1 and in the fourth exchanger 4.
  • the high-pressure refrigerant fluid from the first exchanger 1 is expanded a first time by the first expansion valve 21, then a second time by the third expansion valve 23.
  • FIG. 8 schematically illustrates a process of operation of the thermal conditioning system 100, in a sixth mode of operation called "energy recovery”.
  • a flow Qr of refrigerant fluid circulates in the compression device 7 where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it gives up heat, in the first expansion valve 21 without undergoing expansion, in the second bypass branch C, in the third bypass branch D, in the second expansion valve 22 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the third exchanger 3 where it evaporates, then in the second storage device 6 and returns to the compressor 7.
  • the first heat exchanger 1 heats the interior airflow Fi, and thus the vehicle's passenger compartment.
  • the thermal energy dissipated by the traction chain element 25 is recovered at the third heat exchanger 3.
  • the second exchanger 2 and the fourth exchanger 4 are not traversed by the refrigerant fluid, and are thermally inactive.
  • the refrigerant flow rate is the same in the first exchanger 1 and in the third exchanger 3.
  • the first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first exchanger 1 to the fifth connection point 15 and blocks the circulation of refrigerant in the main loop A to the second exchanger 2.
  • the second expansion valve 22 directs the refrigerant from the sixth connection point 16 to the third exchanger 3 and blocks the circulation of refrigerant between the first connection point 11 and the second connection point 12.
  • the refrigerant fluid from the first exchanger 1 is expanded by the second expansion valve 22.

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Abstract

L'invention concerne un système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant un circuit de fluide réfrigérant (10) comportant : - une boucle principale (A) comprenant successivement : -- un compresseur (7), -- un premier échangeur (1) couplé thermiquement à un flux d'air intérieur (Fi) à l'habitacle du véhicule, -- un premier détendeur (21), -- un deuxième échangeur (2) couplé thermiquement à un flux d'air extérieur (Fe) à l'habitacle et comportant successivement : --- une première section d'échange thermique (2A), --- un accumulateur (5) de fluide réfrigérant, --- une deuxième section d'échange thermique (2B), -- un deuxième détendeur (22), -- un troisième échangeur (3) de chaleur, - une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11) disposé en aval de la première section d'échange thermique (2A) et en amont de l'accumulateur (5) à un deuxième point de raccordement (12) disposé en aval de la deuxième section d'échange thermique (2B) et en amont du troisième échangeur (3).

Description

Description
Titre : Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile
Domaine technique
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent par exemple équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent d’assurer une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, lorsque le véhicule est à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur. Un compresseur refoule le fluide réfrigérant dans un état de haute pression et permet une circulation du fluide réfrigérant dans le circuit.
Technique antérieure
[2] La masse de fluide réfrigérant circulant dans le circuit peut varier en fonction du mode de fonctionnement utilisé et en fonction des conditions de fonctionnement. Afin de compenser ces variations, le circuit de fluide réfrigérant comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant servant de réserve de stockage de fluide réfrigérant.
[3] Il est connu d’intégrer ce dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant à un échangeur de chaleur permettant de condenser le fluide réfrigérant à haute pression en dissipant la chaleur de condensation dans l’air ambiant. Cette intégration dans l’échangeur permet un sous-refroidissement forcé du fluide réfrigérant, ce qui améliore la performance du système de conditionnement thermique.
[4] Cependant, cette intégration du dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant à l’échangeur créé une perte de charge qui peut dégrader les performances du système dans certains modes de fonctionnement. Il est ainsi souhaitable de disposer de systèmes de conditionnement thermique à l’efficacité énergétique améliorée.
Résumé [5] Dans ce but, il est proposé un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile, comportant un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant : une boucle principale comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant :
-- un compresseur,
-- un premier échangeur de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile,
-- un premier détendeur,
-- un deuxième échangeur de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule automobile, le deuxième échangeur comportant successivement :
— une première section d’échange thermique,
— un premier dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant,
— une deuxième section d’échange thermique,
-- un deuxième détendeur,
-- un troisième échangeur de chaleur,
— une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de la première section d’échange thermique du deuxième échangeur et en amont du premier dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur et en amont du troisième échangeur.
[6] La branche de dérivation reliée à la boucle principale en amont du premier dispositif d’accumulation permet, dans certains modes de fonctionnement, de court- circuiter le premier dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant afin de réduire la perte de charge dans le circuit. Par exemple, le fluide réfrigérant ne circule pas dans le premier dispositif d’accumulation lorsque le deuxième échangeur fonctionne en évaporateur. L’efficacité du système de conditionnement thermique est ainsi améliorée dans ces conditions de fonctionnement. [7] Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
[8] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte :
- une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur et en amont de la première section d’échange thermique du deuxième échangeur à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du troisième échangeur et en amont du compresseur, la deuxième branche de dérivation comportant un troisième détendeur et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur,
- une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation entre le troisième point de raccordement et le troisième détendeur à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur et en amont du deuxième point de raccordement.
[9] La deuxième branche de dérivation et la troisième branche de dérivation permettent de réaliser un refroidissement de l’habitacle du véhicule, ainsi que des modes de fonctionnement additionnels permettant d’optimiser le fonctionnement du système de conditionnement thermique.
[10] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comprend un deuxième dispositif d’accumulation disposé en aval du troisième échangeur et en amont d’une entrée du compresseur.
[11] Le deuxième dispositif d’accumulation est disposé entre le quatrième point de raccordement et l’entrée du compresseur.
[12] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le premier détendeur est disposé conjointement sur la boucle principale et sur la deuxième branche de dérivation, et est configuré pour :
- détendre le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur,
- diriger sélectivement le fluide réfrigérant détendu soit vers la première section d’échange thermique du deuxième échangeur, soit vers le cinquième point de raccordement.
[13] L’ utilisation d’un détendeur à trois-voies permet de limiter le nombre de composants nécessaires, et donc de simplifier le système de conditionnement thermique.
[14] Le troisième point de raccordement fait partie du premier détendeur.
[15] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le premier détendeur sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.
[16] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.
[17] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le deuxième détendeur est disposé conjointement sur la boucle principale et sur la première branche de dérivation, et est configuré pour :
- soit détendre le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement et diriger le fluide réfrigérant détendu le troisième échangeur, en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation,
- soit autoriser une circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation vers le troisième échangeur, et en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement et le troisième échangeur.
[18] Comme précédemment, l’utilisation d’un deuxième détendeur à trois-voies permet de limiter le nombre de composants nécessaires, et donc de simplifier le système de conditionnement thermique.
[19] Le deuxième point de raccordement fait partie du deuxième détendeur.
[20] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le deuxième détendeur sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.
[21] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.
[22] Le premier échangeur est configuré pour fonctionner en condenseur de fluide réfrigérant à haute pression.
[23] Le deuxième échangeur est configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur de fluide réfrigérant ou en condenseur de fluide réfrigérant.
[24] Le troisième échangeur étant configuré pour fonctionner en évaporateur de fluide réfrigérant.
[25] Selon un exemple de mise en oeuvre du système de conditionnement thermique, le troisième échangeur est couplé thermiquement avec un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
[26] Le troisième échangeur est couplé thermiquement avec un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans un circuit de liquide caloporteur.
[27] Le circuit de liquide caloporteur peut comporter un dispositif de chauffage électrique configuré pour chauffer le liquide caloporteur circulant dans le circuit.
[28] Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaîne de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.
[29] Selon une variante, ou de manière complémentaire, l’élément de la chaîne de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule.
[30] En variante encore, ou de façon complémentaire, l’élément de la chaîne de traction électrique du véhicule peut comprendre une unité électronique de contrôle du moteur électrique de traction du véhicule.
[31] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comprend un échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre : - le fluide réfrigérant circulant entre la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur et le deuxième détendeur, et
- le fluide réfrigérant en aval du deuxième dispositif d’accumulation et en amont d’une entrée du compresseur.
[32] L’échangeur interne permet d’augmenter la variation d’enthalpie du fluide réfrigérant au cours du cycle thermodynamique, et donc d’augmenter la puissance thermique du système de conditionnement thermique.
[33] L’échangeur interne comporte une première section d’échange thermique disposée sur la boucle principale entre la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur et le deuxième détendeur, ainsi qu’une deuxième section d’échange thermique disposée sur la boucle principale en aval du deuxième dispositif d’accumulation et en amont de l’entrée du compresseur.
[34] La première section d’échange thermique est disposée sur la boucle principale en aval de la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur et en amont du sixième point de raccordement.
[35] L’échangeur de chaleur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique.
[36] Selon une variante non représentée, l’échangeur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en aval du quatrième point de raccordement et en amont du deuxième détendeur, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement et en amont du deuxième dispositif d’accumulation.
[37] Selon une autre variante non représentée, l’échangeur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation entre le quatrième point de raccordement et le troisième point de raccordement, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation en aval du quatrième échangeur et en amont du deuxième point de raccordement. [38] Selon encore une autre variante non représentée, l’échangeur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation en aval du troisième point de raccordement et en amont du troisième détendeur, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation en aval du quatrième échangeur et en amont du quatrième point de raccordement.
[39] Le deuxième échangeur comprend une face frontale configurée pour recevoir le flux d’air extérieur et deux faces latérales s’étendant transversalement à la face frontale.
[40] Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, la première section d’échange thermique du deuxième échangeur et la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur sont disposées l’une au- dessus de l’autre.
[41] La deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur est au- dessous de la première section d’échange thermique du deuxième échangeur lorsque le deuxième échangeur est en position nominale d’installation.
[42] Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, la première section d’échange thermique du deuxième échangeur comprend une entrée de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant, et dans lequel l’entrée de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique du deuxième échangeur et la sortie de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique du deuxième échangeur sont disposées sur une même face du deuxième échangeur.
[43] La première section d’échange thermique du deuxième échangeur comprend par exemple deux passes.
[44] Selon un exemple de réalisation du système de conditionnement thermique, la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur comprend une entrée de fluide réfrigérant et une sortie de fluide réfrigérant, et dans lequel l’entrée de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur et la sortie de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur sont disposées sur des faces opposées du deuxième échangeur.
[45] La sortie de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique du deuxième échangeur et l’entrée de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur sont ainsi disposées sur une même face du deuxième échangeur.
[46] Le deuxième échangeur peut ainsi avoir une forme particulièrement compacte, facilitant son intégration dans le véhicule.
[47] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant est disposé en vis-à-vis d’une face latérale du deuxième échangeur.
[48] L’ invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un premier mode de fonctionnement dit «refroidissement habitacle et batterie» dans lequel :
- un premier débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur sans céder de chaleur, dans le premier détendeur sans subir de détente, dans la première section d’échange thermique du deuxième échangeur, dans le premier dispositif d’accumulation, dans la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur, et se divise en :
-- un deuxième débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale, dans le deuxième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le troisième échangeur où il s’évapore, -- un troisième débit de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation, puis dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le quatrième échangeur où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur, le débit total formé circule dans le deuxième dispositif d’accumulation et retourne au compresseur.
[49] Dans ce premier mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de deuxième branche de dérivation comprise entre le troisième point de raccordement et le cinquième point de raccordement est nul.
- Le débit total de fluide réfrigérant, dit premier débit, circule dans le premier dispositif d’accumulation. La deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur réalise un sous-refroidissement du fluide réfrigérant condensé dans la première section d’échange thermique du deuxième échangeur.
[50] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un deuxième mode de fonctionnement dit « pompe à chaleur et récupération d’énergie » dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans la première section d’échange thermique du deuxième échangeur où il s’évapore au moins en partie, dans la première branche de dérivation, dans le deuxième détendeur sans subir de détente, dans le troisième échangeur où il s’évapore au moins en partie, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant et retourne au compresseur.
[51] Dans ce deuxième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le premier dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la deuxième branche de dérivation est nul.
[52] L’ invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un troisième mode de fonctionnement dit « premier mode de déshumidification » dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans la première section d’échange thermique du deuxième échangeur, dans le premier dispositif d’accumulation, dans la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur, dans la troisième branche de dérivation, dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant et retourne au compresseur.
[53] Dans ce troisième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale comprise entre le sixième point de raccordement et le quatrième point de raccordement est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de la deuxième branche de dérivation comprise entre le troisième point de raccordement et le cinquième point de raccordement est nul.
- Le débit total de fluide réfrigérant circule dans le premier dispositif d’accumulation. La deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur réalisé un sous- refroidissement du fluide réfrigérant condensé dans la première section d’échange thermique du deuxième échangeur.
[54] L’ invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un quatrième mode de fonctionnement dit « deuxième mode de déshumidification » dans lequel :
- un premier débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans la deuxième branche de dérivation, et se divise en :
-- un deuxième débit de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, puis dans le quatrième échangeur où il s’évapore,
-- un troisième débit de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation, puis dans le deuxième détendeur où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le troisième échangeur où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur, le débit total formé circule dans le deuxième dispositif d’accumulation et retourne au compresseur.
[55] Dans ce quatrième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale comprise entre le troisième point de raccordement et le sixième point de raccordement est nul.
[56] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un cinquième mode de fonctionnement dit « troisième mode de déshumidification » dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, puis dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation, et retourne au compresseur.
[57] Dans ce cinquième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation est nul.
[58] L’ invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un sixième mode de fonctionnement dit «récupération d’énergie » dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur sans subir de détente, dans la deuxième branche de dérivation, dans la troisième branche de dérivation, dans le deuxième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans le troisième échangeur où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation et retourne au compresseur.
[59] Dans ce sixième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le quatrième échangeur est nul.
Brève description des dessins
[60] 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 :
[61] [Fig. 1 ] est une vue schématique d’un premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique proposé,
[62] [Fig. 2] est une vue schématique d’un deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique proposé,
[63] [Fig. 3] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 , fonctionnant suivant un premier mode de fonctionnement, dit mode de refroidissement habitacle et batterie,
[64] [Fig. 4] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 , fonctionnant suivant un deuxième mode de fonctionnement, dit mode pompe à chaleur et récupération d’énergie,
[65] [Fig. 5] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 , fonctionnant suivant un troisième mode de fonctionnement, dit premier mode de déshumidification,
[66] [Fig. 6] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 , fonctionnant suivant un quatrième mode de fonctionnement, dit deuxième mode de déshumidification,
[67] [Fig. 7] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 , fonctionnant suivant un cinquième mode de fonctionnement, dit troisième mode de déshumidification, [68] [Fig. 8] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 , fonctionnant suivant un sixième mode de fonctionnement, dit mode de récupération d’énergie,
[69] [Fig. 9] est une vue schématique détaillant une partie du système de conditionnement thermique proposé,
[70] [Fig. 10] est une autre vue schématique détaillant une partie du système de conditionnement thermique proposé.
Description des modes de réalisation
[71] 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.
[72] Dans la description qui suit, l’expression " 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. [73] L’expression « 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.
[74] 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.
[75] Le système de conditionnement thermique 100 qui va être décrit comprend une unité électronique de contrôle recevant des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. L’unité électronique de contrôle reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle peut aussi recevoir des consignes provenant d’autres sous-systèmes électroniques, comme par exemple le système de gestion des batteries de stockage d’énergie électrique. 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.
[76] Un dispositif de compression 7 permet de faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit 10 de circulation de fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 10 forme un circuit fermé dans lequel peut circuler le fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 10 est étanche lorsque celui-ci est dans un état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut ou fuite. Chaque point de raccordement du circuit 10 permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vannes d’arrêt, clapets antiretour ou dispositifs de détente compris sur chacune de ces portions. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement. Diverses vannes d’arrêt et clapets anti-retour 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. [77] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 10 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf, ou le 134a. Un fluide réfrigérant naturel, tel le R290 ou encore le R744, peut également être utilisé.
[78] Chaque dispositif de détente du fluide réfrigérant, encore appelé détendeur, peut être un détendeur électronique. Dans 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, un module électronique de contrôle du détendeur pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant.
[79] Le ou les circuits de liquide caloporteur forment également un ou des circuits fermés et étanches dans lesquels un liquide caloporteur peut circuler. Le liquide caloporteur peut échanger de la chaleur lors de sa circulation
[80] 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 Fi peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, désignée fréquemment par le terme Anglais « HVAC », pour « Heating, Ventilating and Air Conditioning >>. Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures. Un premier groupe moto-ventilateur, non représenté, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi.
[81] On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air Fe reste à l’extérieur de l’habitacle du véhicule. Un deuxième groupe moto-ventilateur, également non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. Le débit d’air assuré par le premier ainsi que par le deuxième groupe moto-ventilateur peut être ajusté en temps réel en fonction des besoins d’échanges thermiques, par exemple par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique 100.
[82] Le terme « premier échangeur >> est équivalent au terme « premier échangeur de chaleur >>. De même, le terme « échangeur interne >> est équivalent au terme « échangeur de chaleur interne ». Le terme « dispositif d’accumulation >> est équivalent au terme « dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant >>.
[83] On a représenté schématiquement sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 pour véhicule automobile. Le système de conditionnement thermique 100 comporte un circuit de fluide réfrigérant 10 configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant.
Le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte une boucle principale A comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant :
- un compresseur 7,
- un premier échangeur 1 de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air intérieur Fi à un habitacle d’un véhicule automobile,
- un premier détendeur 21 ,
- un deuxième échangeur 2 de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule automobile, le deuxième échangeur 2 comportant successivement :
-- une première section d’échange thermique 2A,
-- un premier dispositif d’accumulation 5 de fluide réfrigérant,
-- une deuxième section d’échange thermique 2B,
- un deuxième détendeur 22,
- un troisième échangeur 3 de chaleur.
Le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 1 1 disposé sur la boucle principale A en aval de la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 et en amont du premier dispositif d’accumulation 5 de fluide réfrigérant à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A en aval de la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur de chaleur 2 et en amont du troisième échangeur 3.
[84] La première branche de dérivation B, reliée à la boucle principale A en amont du premier dispositif d’accumulation 5, permet dans certains modes de fonctionnement de court-circuiter le premier dispositif d’accumulation 5 de fluide réfrigérant afin de réduire la perte de charge dans le circuit 10. Autrement dit, le fluide réfrigérant ne circule pas dans le premier dispositif d’accumulation 5 dans certains modes de fonctionnement. Ainsi, le fluide réfrigérant ne circule pas dans le premier dispositif d’accumulation 5 lorsque le deuxième échangeur 2 fonctionne en évaporateur. Grâce à la réduction de perte de charge associée, l’efficacité du système de conditionnement thermique 100 est améliorée.
La figure 9 est une vue de détail, élargie, de la portion de circuit 10 au voisinage du deuxième échangeur 2. Le premier dispositif d’accumulation 5 est une bouteille déshydratante.
[85] Selon le mode de réalisation illustré, le système de conditionnement thermique 100 comporte aussi :
- une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur 1 et en amont de la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la boucle principale A en aval du troisième échangeur 3 et en amont du compresseur 7, la deuxième branche de dérivation C comportant un troisième détendeur 23 et un quatrième échangeur de chaleur 4 configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi,
- une troisième branche de dérivation D reliant un cinquième point de raccordement
15 disposé sur la deuxième branche de dérivation C entre le troisième point de raccordement 13 et le troisième détendeur 23 à un sixième point de raccordement
16 disposé sur la boucle principale A en aval de la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 et en amont du deuxième point de raccordement 12.
[86] Le troisième détendeur 23 est disposé entre le cinquième point de raccordement 15 et le quatrième échangeur de chaleur 4, et permet d’alimenter le quatrième échangeur 4 en fluide réfrigérant à basse pression.
La deuxième branche de dérivation C et la troisième branche de dérivation D permettent de réaliser un refroidissement de l’habitacle du véhicule, ainsi que des modes de fonctionnement additionnels permettant d’optimiser le fonctionnement du système de conditionnement thermique.
[87] Selon l’exemple illustré, la boucle principale A comprend un deuxième dispositif d’accumulation 6 disposé en aval du troisième échangeur 3 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7. Le deuxième dispositif d’accumulation 6 est disposé entre le quatrième point de raccordement 14 et l’entrée 7a du compresseur 7.
Le deuxième dispositif d’accumulation 6 permet que le fluide réfrigérant parvenant à l’entrée 7a du compresseur 7 soit à l’état entièrement gazeux.
[88] Selon l’exemple illustré, le premier détendeur 21 est disposé conjointement sur la boucle principale A et sur la deuxième branche de dérivation C. Le premier détendeur 21 est configuré pour :
- détendre le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 ,
- diriger sélectivement le fluide réfrigérant détendu soit vers la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2, soit vers le cinquième point de raccordement 15.
[89] L’ utilisation d’un détendeur à trois-voies permet de limiter le nombre de composants nécessaires, et donc de simplifier le système de conditionnement thermique.
[90] Le troisième point de raccordement 13 fait partie du premier détendeur 21 .
[91] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur 21 peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le premier détendeur 21 sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.
[92] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur 21 peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.
[93] Le premier détendeur 21 est une vanne trois-voies pouvant assurer conjointement une détente contrôlée.
Le premier détendeur 21 comprend une entrée de fluide réfrigérant et deux sorties de fluide réfrigérant.
Le premier détendeur 21 peut fournir du fluide réfrigérant détendu au niveau de la première sortie ou au niveau de la deuxième sortie, en obturant conjointement l’autre sortie.
Une communication entre l’entrée et l’une des sorties du premier détendeur 21 est toujours assurée. Les deux sorties du premier détendeur 21 ne peuvent pas être simultanément obturées.
Le taux de détente réalisé au niveau de la sortie qui fournit du fluide réfrigérant peut varier continûment, depuis une détente nulle jusqu’à une détente maximale.
[94] Le premier détendeur 21 comprend par exemple un obturateur mobile en rotation ayant la forme d’une sphère comportant un évidement interne formant un conduit interne de circulation de fluide.
L’évidement comprend une première portion s’étendant selon une direction radiale depuis la périphérie de la sphère jusqu’au centre de la sphère. L’évidement comprend une deuxième portion prolongeant la première portion, et s’étendant perpendiculairement à la première portion. La deuxième portion s’étend radialement depuis le centre de la sphère jusqu’à la périphérie de la sphère.
La deuxième portion et la première portion sont par exemple perpendiculaires.
L’obturateur mobile est disposé dans un corps formant trois canaux de circulation de fluide réfrigérant. L’obturateur mobile sépare les différents canaux de circulation de fluide, et peut être déplacé par un mécanisme de commande.
L’obturateur mobile forme une lumière de passage de fluide dont la section efficace est contrôlée par la position angulaire de l’obturateur mobile.
[95] Selon l’exemple illustré, le deuxième détendeur 22 est disposé conjointement sur la boucle principale A et sur la première branche de dérivation B. Le deuxième détendeur 22 est configuré pour :
- soit détendre le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement 16 et diriger le fluide réfrigérant détendu le troisième échangeur 3, en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B,
- soit autoriser une circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B vers le troisième échangeur 3, et en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement 16 et le troisième échangeur 3.
[96] Comme précédemment, l’utilisation d’un deuxième détendeur à trois-voies permet de limiter le nombre de composants nécessaires, et donc de simplifier le système de conditionnement thermique. [97] Comme le premier détendeur 21 , le deuxième détendeur 22 est une vanne trois-voies pouvant assurer conjointement une détente contrôlée.
[98] Le deuxième point de raccordement 12 fait partie du deuxième détendeur 22.
[99] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur 22 peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le deuxième détendeur 22 sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.
[100] Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur 22 peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.
[101] Le deuxième détendeur 22 peut être identique au premier détendeur 21 .
Le premier détendeur 21 et le deuxième détendeur 22 sont ici des détendeurs électroniques. Un module électronique de contrôle du détendeur pilote un moteur électrique qui déplace l’obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant. Un contrôle en boucle fermée de la position de l’obturateur mobile peut ainsi être réalisé en temps réel.
[102] Le premier échangeur 1 est configuré pour fonctionner en condenseur de fluide réfrigérant à haute pression.
En effet, le premier échangeur 1 reçoit le fluide réfrigérant à haute pression provenant de la sortie 7b du compresseur 7.
[103] Selon l’exemple illustré, le premier échangeur 1 est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à l’habitacle d’un véhicule automobile.
Le couplage thermique entre le premier échangeur 1 et le flux d’air intérieur Fi est alors dit direct.
Le premier échangeur 1 est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.
[104] Selon un autre mode de réalisation, non illustré, le premier échangeur de chaleur 1 est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans un circuit fermé de liquide caloporteur, et le circuit de liquide caloporteur comporte un échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à l’habitacle du véhicule. Dans ce cas, le couplage thermique entre le premier échangeur 1 et le flux d’air intérieur Fi est dit indirect, puisque le couplage thermique a lieu par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur.
L’échangeur de chaleur disposé sur le circuit de liquide caloporteur et pouvant échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi est désigné par le terme radiateur de chauffage, et est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.
[105] Le deuxième échangeur 2 est configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur de fluide réfrigérant ou en condenseur de fluide réfrigérant.
En effet, le deuxième échangeur 2 peut, suivant les modes de fonctionnement, recevoir soit du fluide réfrigérant gazeux à haute pression soit du fluide réfrigérant liquide à basse pression.
Le deuxième échangeur 2 est par exemple disposé dans la face avant du véhicule, afin de recevoir le flux d’air extérieur Fe.
Le deuxième échangeur 2 reçoit ainsi le flux d’air résultant de l’avancement du véhicule.
Un groupe moto-ventilateur, non représenté, peut augmenter le débit d’air extérieur Fe sur le deuxième échangeur 2.
[106] Le troisième échangeur 3 étant configuré pour fonctionner en évaporateur de fluide réfrigérant.
[107] Selon l’exemple illustré, le troisième échangeur 3 est couplé thermiquement avec un élément 25 d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
Le troisième échangeur 3 permet de refroidir l’élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule, ou de récupérer de la chaleur dissipée par le fonctionnement l’élément 25.
[108] Le troisième échangeur 3 est couplé thermiquement avec l’élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans un circuit 40 de liquide caloporteur.
Le liquide caloporteur est par exemple un mélange d’eau et de glycol.
Une pompe de circulation, non représentée, permet de faire circuler le liquide caloporteur dans le circuit 40. La pompe de circulation est par exemple une pompe électrique qui peut être sélectivement activée ou désactivée. [109] Le circuit 40 de liquide caloporteur peut comporter un dispositif de chauffage électrique 26 configuré pour chauffer le liquide caloporteur circulant dans le circuit. Le dispositif de chauffage électrique 26 comprend une résistance électrique permettant de dissiper de la chaleur dans le liquide caloporteur. Le dispositif de chauffage électrique 26 peut être sélectivement activé ou désactivé.
[110] Dans l’exemple illustré, l’élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.
[111] Selon une variante, ou de manière complémentaire, l’élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule peut comprendre un moteur électrique de traction du véhicule.
[112] Selon une autre variante de réalisation, ou de façon complémentaire, l’élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule peut comprendre une unité électronique de contrôle du moteur électrique de traction du véhicule.
[113] Le quatrième échangeur 4 est configuré pour fonctionner en évaporateur de fluide réfrigérant, et permet de refroidir le flux d’air intérieur Fi à l’habitacle du véhicule.
Le quatrième échangeur 4 est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.
Le quatrième échangeur 4 est disposé en amont du premier échangeur 1 selon le sens d’écoulement du flux d’air intérieur Fi.
[114] La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100.
Selon ce deuxième mode de réalisation, la boucle principale A comprend un échangeur interne 9 configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant entre la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 et le deuxième détendeur 22, et
- le fluide réfrigérant en aval du deuxième dispositif d’accumulation 6 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7.
[115] L’échangeur interne 9 permet d’augmenter la variation d’enthalpie du fluide réfrigérant au cours du cycle thermodynamique, et donc d’augmenter la puissance thermique du système de conditionnement thermique. [116] L’échangeur interne 9 comporte une première section d’échange thermique 9a disposée sur la boucle principale A entre la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 et le deuxième détendeur 22, ainsi qu’une deuxième section d’échange thermique 9b disposée sur la boucle principale A en aval du deuxième dispositif d’accumulation 6 et en amont de l’entrée 7a du compresseur 7.
[117] L’échangeur de chaleur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 9a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 9b.
[118] Plus précisément, la première section d’échange thermique 9a est disposée sur la boucle principale A en aval de la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 et en amont du sixième point de raccordement 16.
[119] L’échangeur interne 9 peut être disposé de différentes manières sur le circuit 10 de fluide réfrigérant.
[120] Selon une variante de réalisation non représentée, l’échangeur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du sixième point de raccordement 16 et en amont du deuxième détendeur 22, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième dispositif d’accumulation 6.
[121] Dans ce cas, la première section d’échange thermique 9a de l’échangeur interne 9 est disposée entre le sixième point de raccordement 16 et le deuxième détendeur 22, et la deuxième section d’échange thermique 9b de l’échangeur interne 9 est disposée entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième dispositif d’accumulation 6.
[122] Selon une autre variante non représentée, l’échangeur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation D entre le cinquième point de raccordement 15 et le sixième point de raccordement 16, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C en aval du quatrième échangeur 4 et en amont du quatrième point de raccordement 14. [123] Dans cette variante, la première section d’échange thermique 9a de l’échangeur interne 9 est disposée sur la troisième branche de dérivation D, et la deuxième section d’échange thermique 9b de l’échangeur interne 9 est disposée sur la deuxième branche de dérivation C entre le quatrième échangeur 4 et le quatrième point de raccordement 14.
[124] Selon encore une autre variante non représentée, l’échangeur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C en aval du cinquième point de raccordement 15 et en amont du troisième détendeur 23, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C en aval du quatrième échangeur 4 et en amont du quatrième point de raccordement 14.
[125] Dans cette variante, la première section d’échange thermique 9a de l’échangeur interne 9 est disposée sur la deuxième branche de dérivation C entre le cinquième point de raccordement 15 et le troisième détendeur 23, et la deuxième section d’échange thermique 9b de l’échangeur interne 9 est disposée sur la deuxième branche de dérivation C entre le quatrième échangeur 4 et le quatrième point de raccordement 14.
[126] Le deuxième échangeur 2 comprend une face frontale F1 configurée pour recevoir le flux d’air extérieur Fe et deux faces latérales F2, F3 s’étendant transversalement à la face frontale F1 .
[127] La figure 10 illustre des détails de construction du deuxième échangeur 2.
Selon cet exemple de réalisation, la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 et la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 sont disposées l’une au-dessus de l’autre.
[128] La deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 est au-dessous de la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 lorsque le deuxième échangeur 2 est en position nominale d’installation.
[129] Sur la figure 10, l’axe Z correspond à l’axe vertical, orienté du bas vers le haut. L’axe X correspond à l’axe longitudinal du véhicule, orienté de l’avant vers l’arrière. L’axe Y correspond à l’axe transversal du véhicule. [130] Selon l’exemple illustré sur la figure 10, la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 comprend une entrée 2A_I de fluide réfrigérant et une sortie 2A_O de fluide réfrigérant. L’entrée 2A_I de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 et la sortie 2A_O de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 sont disposées sur une même face F2 du deuxième échangeur 2.
[131] La première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 comprend par exemple deux passes, comme illustré sur la figure 10. Les deux passes sont disposées l’une au-dessus de l’autre selon l’axe vertical Z. Le fluide réfrigérant circule selon la même direction dans la première passe et dans la deuxième passe, et selon des sens opposés.
[132] Selon l’exemple illustré sur la figure 10, la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 comprend une entrée 2B_I de fluide réfrigérant et une sortie 2B_O de fluide réfrigérant. L’entrée 2B_I de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 et la sortie 2B_O de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 sont disposées sur des faces opposées F2, F3 du deuxième échangeur 2.
[133] La sortie 2A_O de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 et l’entrée 2B_I de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 sont ainsi disposées sur une même face F2 du deuxième échangeur 2.
[134] L’ entrée 2A_I de la première section d’échange thermique 2A est disposée, selon l’axe vertical Z, entre la sortie 2A_O de la première section d’échange thermique 2A et l’entrée 2B_I de la deuxième section d’échange thermique 2B.
Comme précédemment, l’échangeur 2 est supposé orienté selon sa position nominale d’installation dans le véhicule.
[135] Le deuxième échangeur 2 peut ainsi avoir une forme particulièrement compacte, facilitant son intégration dans le véhicule. [136] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif d’accumulation 5 de fluide réfrigérant est disposé en vis-à-vis d’une face latérale F2 du deuxième échangeur 2.
Le premier dispositif d’accumulation 5 est une bouteille déshydratante. Le premier dispositif d’accumulation a une forme cylindrique, et son axe est orienté parallèlement au plan d’extension de la face latérale F2.
[137] Les figures 3 à 8 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 de la figure 1 selon différents modes de fonctionnement.
Sur ces figures, les portions du circuit 10 dans lesquelles un débit de fluide réfrigérant circule sont en trait épais continu, tandis que les portions dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circulent pas sont en traits fins pointillés. Les différentes flèches indiquent le sens de circulation du fluide réfrigérant dans les différentes portions du circuit de fluide réfrigérant 10.
[138] En régime permanent, la variation temporelle de la masse de fluide réfrigérant dans un échangeur de chaleur est nulle, et le débit de fluide réfrigérant en aval d’un échangeur de chaleur est égal au débit de fluide réfrigérant en amont de cet échangeur de chaleur.
De la même manière, il n’y a pas d’accumulation de fluide réfrigérant dans un détendeur, et le débit de fluide réfrigérant en aval d’un détendeur est égal au débit en amont de ce détendeur.
[139] La figure 3 schématise un procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, dans un premier mode de fonctionnement dit «refroidissement habitacle et batterie».
Dans ce premier mode de fonctionnement, un premier débit Qr1 de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 sans céder de chaleur, dans le premier détendeur 21 sans subir de détente, dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2, dans le premier dispositif d’accumulation 5, dans la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2, et se divise en :
- un deuxième débit Qr2 de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A, dans le deuxième détendeur 22 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le troisième échangeur 3 où il s’évapore,
- un troisième débit Qr3 de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation D, puis dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3.
Le débit total formé circule dans le deuxième dispositif d’accumulation 6 et retourne au compresseur 7.
[140] Dans ce premier mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de deuxième branche de dérivation C comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le cinquième point de raccordement 15 est nul.
- Le débit total de fluide réfrigérant, dit premier débit Qr1 , circule dans le premier dispositif d’accumulation 5. La deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 réalise un sous-refroidissement du fluide réfrigérant condensé dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2.
[141] Dans ce mode de fonctionnement, le deuxième échangeur 2 fonctionne en condenseur de fluide réfrigérant, et permet un sous-refroidissement du fluide réfrigérant.
La circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est schématisée par le signe C2, sur la partie B de la figure 10.
Le fluide réfrigérant provenant de la sortie 2A_O de la première section d’échange thermique 2A circule dans le premier dispositif d’accumulation 5, puis rejoint l’entrée 2B_I de la deuxième section d’échange thermique 2B. Le liquide sous-refroidi ressort au niveau de la sortie 2B_O.
[142] Le troisième échangeur 3 fonctionne en évaporateur et permet de refroidir l’élément 25 de la chaîne de traction. Le quatrième échangeur 4 fonctionne en évaporateur et permet de refroidir le flux d’air intérieur Fi. L’habitacle du véhicule est ainsi refroidi. [143] Le sixième point de raccordement 16 est un point de séparation du premier débit Qr1 de fluide réfrigérant en deux débits distincts Qr2, Qr3. Le quatrième point de raccordement 14 est un point de regroupement du débit Qr2 de fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3 et du débit Qr3 de fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur 4.
Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers le deuxième échangeur 2 et bloque la circulation de fluide réfrigérant vers le cinquième point de raccordement 15.
Le deuxième détendeur 22 dirige le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement 16 vers le troisième échangeur 3 et bloque la circulation de fluide réfrigérant entre le premier point de raccordement 1 1 et le deuxième point de raccordement 12.
Le fluide réfrigérant à haute pression provenant du premier échangeur 1 parvient au sixième point de raccordement 16 sans subir de détente. Le fluide réfrigérant à haute pression est détendu en parallèle par le deuxième détendeur 22 et par troisième détendeur 23.
[144] La figure 4 schématise un procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, dans un deuxième mode de fonctionnement dit « pompe à chaleur et récupération d’énergie ».
Dans ce deuxième mode de fonctionnement, un débit Qr de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 où il s’évapore au moins en partie, dans la première branche de dérivation B, dans le deuxième détendeur 22 sans subir de détente, dans le troisième échangeur 3 où il s’évapore au moins en partie, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant et retourne au compresseur 7.
[145] L’évaporation du fluide réfrigérant est répartie entre la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 et le troisième échangeur 3. Une partie du fluide réfrigérant à basse pression s’évapore dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2. La partie non évaporée dans le deuxième échangeur 2, encore sous forme liquide, s’évapore dans le troisième échangeur 3.
[146] Dans ce deuxième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le premier dispositif d’accumulation 5 de fluide réfrigérant est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la deuxième branche de dérivation C est nul.
[147] Dans ce mode de fonctionnement, le deuxième échangeur 2 fonctionne en évaporateur de fluide réfrigérant. Seule la première section d’échange thermique 2A est parcourue par le fluide réfrigérant, et la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 ne réalise pas d’échange thermique. Le fluide réfrigérant évaporé ne circule pas dans le premier dispositif d’accumulation 5, ce qui limite la perte de charge de la partie à basse pression du circuit de fluide réfrigérant. Le deuxième échangeur 2 peut ainsi fonctionner avec une pression d’évaporation plus basse, permettant une augmentation de la puissance thermique récupérée du flux d’air extérieur Fe.
La circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est schématisée par le signe C1 , sur la partie A de la figure 10.
Le fluide réfrigérant provenant de la sortie 2A_O de la première section d’échange thermique 2A ne circule pas dans le premier dispositif d’accumulation 5, et est dirigé vers la première branche de dérivation B.
[148] Le premier échangeur 1 permet de chauffer l’habitacle du véhicule, en récupérant de l’énergie thermique du flux d’air extérieur au niveau du deuxième échangeur 2 et en récupérant de l’énergie thermique de l’élément 25 de la chaîne de traction au niveau du troisième échangeur 3. Lorsqu’un dispositif de chauffage électrique 26 est disponible sur le circuit 40 de liquide caloporteur, le troisième échangeur 3 peut récupérer également la chaleur dissipée par le chauffage électrique 26.
Le quatrième échangeur 4 ne réalise pas d’échange thermique.
[149] Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers le deuxième échangeur 2 et bloque la circulation de fluide réfrigérant vers le cinquième point de raccordement 15.
Le deuxième détendeur 22 permet au fluide réfrigérant provenant du premier point de raccordement 1 1 de circuler dans la première branche de dérivation B vers le deuxième point de raccordement 12, et le dirige vers le troisième échangeur 3. La circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement 16 et le deuxième point de raccordement 12 est bloquée.
En régime permanent, le débit de fluide réfrigérant est le même dans le premier échangeur 1 , dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 et dans le troisième échangeur 3.
Le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 est détendu par le premier détendeur 21 .
[150] La figure 5 schématise un procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, dans un troisième mode de fonctionnement dit « premier mode de déshumidification ».
Dans ce troisième mode de fonctionnement, un débit Qr de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2, dans le premier dispositif d’accumulation 5, dans la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2, dans la troisième branche de dérivation D, dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant et retourne au compresseur 7.
[151] Dans ce troisième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur 3 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le sixième point de raccordement 16 et le quatrième point de raccordement 14 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de la deuxième branche de dérivation C comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le cinquième point de raccordement 15 est nul.
- Le débit total de fluide réfrigérant circule dans le premier dispositif d’accumulation 5. La deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 réalise un sous-refroidissement du fluide réfrigérant condensé dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2.
[152] Dans ce mode de fonctionnement, le quatrième échangeur 4 refroidit le flux d’air intérieur Fi. Le premier échangeur 1 réchauffe le flux d’air intérieur Fi, ce qui permet de déshumidifier le flux d’air intérieur Fi.
Le deuxième échangeur 2 fonctionne en condenseur de fluide réfrigérant à pression intermédiaire, et permet un sous-refroidissement du fluide réfrigérant. La circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 correspond à la partie A de la figure 10.
Le niveau de détente réalisé par le premier détendeur 21 permet d’ajuster la quantité de chaleur dissipée dans le flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2.
Le troisième échangeur 3 est inactif.
[153] Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers le deuxième échangeur 2 et bloque la circulation de fluide réfrigérant vers le cinquième point de raccordement 15.
Le deuxième détendeur 22 bloque la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement 16 et le troisième échangeur 3, et bloque conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B, entre le premier point de raccordement 1 1 et le deuxième point de raccordement 12.
En régime permanent, le débit de fluide réfrigérant est le même dans le premier échangeur 1 , dans la première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2, dans la deuxième section d’échange thermique 2B du deuxième échangeur 2 et dans le troisième échangeur 3.
Le fluide réfrigérant à haute pression provenant du premier échangeur 1 est détendu une première fois par le premier détendeur 21 , puis une deuxième fois par le troisième détendeur 23. [154] La figure 6 schématise un procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, dans un quatrième mode de fonctionnement dit « deuxième mode de déshumidification ».
Dans ce quatrième mode de fonctionnement, un premier débit Qr1 de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans la deuxième branche de dérivation C, et se divise en :
- un deuxième débit Qr2 de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, puis dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, et
- un troisième débit Qr3 de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation D, puis dans le deuxième détendeur 22 où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le troisième échangeur 3 où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur 4.
Le débit total formé circule dans le deuxième dispositif d’accumulation 6 et retourne au compresseur 7.
[155] Dans ce quatrième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le sixième point de raccordement 16 est nul.
[156] Dans ce mode de fonctionnement, le quatrième échangeur 4 fonctionne en évaporateur et refroidit le flux d’air intérieur Fi. Le premier échangeur 1 fonctionne en condenseur de fluide réfrigérant à haute pression et permet de chauffer le flux d’air intérieur Fi. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi déshumidifié.
Le deuxième échangeur 2 n’est pas parcouru par le fluide réfrigérant, et est thermiquement inactif. Le troisième échangeur 3 fonctionne en évaporateur de fluide réfrigérant à basse pression, et permet de récupérer de la chaleur du liquide caloporteur.
[157] Le cinquième point de raccordement 15 est un point de séparation du premier débit Qr1 de fluide réfrigérant en deux débits distincts Qr2, Qr3. Le débit Qr2 circule dans la deuxième branche de dérivation C vers le troisième détendeur 23. Le débit Qr3 circule dans la troisième branche de dérivation D vers le sixième point de raccordement 16.
Le quatrième point de raccordement 14 est un point de regroupement du débit Qr2 de fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3 et du débit Qr3 de fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur 4.
Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers le cinquième point de raccordement 15 et bloque la circulation de fluide réfrigérant dans la boucle principale A vers le deuxième échangeur 2.
Le deuxième détendeur 22 dirige le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement 16 vers le troisième échangeur 3 et bloque la circulation de fluide réfrigérant entre le premier point de raccordement 1 1 et le deuxième point de raccordement 12.
Le débit de fluide réfrigérant circulant dans le quatrième échangeur 4 est inférieur au débit circulant dans le premier échangeur 1 , en raison de la séparation réalisée au niveau du cinquième point de raccordement 15.
Le fluide réfrigérant à haute pression provenant du premier échangeur 1 est détendu jusqu’à une pression intermédiaire par le premier détendeur 21 . Le fluide réfrigérant à pression intermédiaire est détendu en parallèle par le troisième détendeur 23 et le deuxième détendeur 22.
[158] Le sens de circulation du fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation D est inversé par rapport au sens de circulation du troisième mode de fonctionnement précédent.
[159] La figure 7 schématise un procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, dans un cinquième mode de fonctionnement dit « troisième mode de déshumidification ».
Dans ce cinquième mode de fonctionnement, un débit Qr de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, puis dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation 6, et retourne au compresseur 7.
[160] Dans ce cinquième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur 3 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation D est nul.
[161] Dans ce mode de fonctionnement, le premier échangeur 1 permet de chauffer le flux d’air intérieur Fi, et le quatrième échangeur 4 permet de refroidir le flux d’air intérieur Fi, ce qui permet de déshumidifier le flux d’air intérieur Fi.
Le deuxième échangeur 2 et le troisième échangeur 3 ne sont pas parcourus par le fluide réfrigérant, et sont tous les deux thermiquement inactifs.
[162] Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers le cinquième point de raccordement 15 et bloque la circulation de fluide réfrigérant dans la boucle principale A vers le deuxième échangeur 2..
Le deuxième détendeur 22 bloque la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement 16 et le troisième échangeur 3, et bloque conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B, entre le premier point de raccordement 1 1 et le deuxième point de raccordement 12.
En régime permanent, le débit de fluide réfrigérant est le même dans le premier échangeur 1 et dans le quatrième échangeur 4.
Le fluide réfrigérant à haute pression provenant du premier échangeur 1 est détendu une première fois par le premier détendeur 21 , puis une deuxième fois par le troisième détendeur 23.
[163] La figure 8 schématise un procédé de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100, dans un sixième mode de fonctionnement dit «récupération d’énergie ». Dans ce sixième mode de fonctionnement, un débit Qr de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 sans subir de détente, dans la deuxième branche de dérivation C, dans la troisième branche de dérivation D, dans le deuxième détendeur 22 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans le troisième échangeur 3 où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation 6 et retourne au compresseur 7.
[164] Dans ce sixième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le quatrième échangeur 4 est nul.
[165] Dans ce mode de fonctionnement, le premier échangeur 1 permet de chauffer le flux d’air intérieur Fi, et donc l’habitacle du véhicule. L’énergie thermique dissipée par l’élément 25 de la chaîne de traction est récupérée au niveau du troisième échangeur 3.
Le deuxième échangeur 2 et le quatrième échangeur 4 ne sont pas parcourus par le fluide réfrigérant, et sont thermiquement inactifs.
En régime permanent, le débit de fluide réfrigérant est le même dans le premier échangeur 1 et dans le troisième échangeur 3.
[166] Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers le cinquième point de raccordement 15 et bloque la circulation de fluide réfrigérant dans la boucle principale A vers le deuxième échangeur 2.
Le deuxième détendeur 22 dirige le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement 16 vers le troisième échangeur 3 et bloque la circulation de fluide réfrigérant entre le premier point de raccordement 1 1 et le deuxième point de raccordement 12.
Le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 est détendu par le deuxième détendeur 22.
De nombreux autres modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique, non décrits, sont bien sur possibles.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant un circuit de fluide réfrigérant (10) configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant (10) comportant : une boucle principale (A) comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant : -- un compresseur (7),
-- un premier échangeur (1 ) de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle d’un véhicule automobile, -- un premier détendeur (21 ),
-- un deuxième échangeur (2) de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule automobile, le deuxième échangeur (2) comportant successivement :
— une première section d’échange thermique (2A),
— un premier dispositif d’accumulation (5) de fluide réfrigérant,
— une deuxième section d’échange thermique (2B),
-- un deuxième détendeur (22),
-- un troisième échangeur (3) de chaleur,
— une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (1 1 ) disposé sur la boucle principale (A) en aval de la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) et en amont du premier dispositif d’accumulation (5) de fluide réfrigérant à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval de la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur de chaleur (2) et en amont du troisième échangeur (3).
[Revendication 2] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 , comportant :
— une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur (1 ) et en amont de la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) à un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la boucle principale (A) en aval du troisième échangeur (3) et en amont du compresseur (7), la deuxième branche de dérivation (C) comportant un troisième détendeur (23) et un quatrième échangeur (4) de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur (Fi),
- une troisième branche de dérivation (D) reliant un cinquième point de raccordement (15) disposé sur la deuxième branche de dérivation (C) entre le troisième point de raccordement (13) et le troisième détendeur (23) à un sixième point de raccordement (16) disposé sur la boucle principale (A) en aval de la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2) et en amont du deuxième point de raccordement (12).
[Revendication 3] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la boucle principale (A) comprend un deuxième dispositif d’accumulation (6) disposé en aval du troisième échangeur (3) et en amont d’une entrée (7a) du compresseur (7).
[Revendication 4] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le premier détendeur (21 ) est disposé conjointement sur la boucle principale (A) et sur la deuxième branche de dérivation (C), et est configuré pour :
- détendre le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur (1 ),
- diriger sélectivement le fluide réfrigérant détendu soit vers la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2), soit vers le cinquième point de raccordement (15).
[Revendication 5] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le deuxième détendeur (22) est disposé conjointement sur la boucle principale (A) et sur la première branche de dérivation (B), et est configuré pour :
- soit détendre le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement (16) et diriger le fluide réfrigérant détendu le troisième échangeur (3), en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation (B),
- soit autoriser une circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation (B) vers le troisième échangeur (3), et en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement (16) et le troisième échangeur (3).
[Revendication 6] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le troisième échangeur (3) est couplé thermiquement avec un élément (25) d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
[Revendication 7] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 3, dans lequel la boucle principale (A) comprend un échangeur interne (9) configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant entre la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2) et le deuxième détendeur (22), et
- le fluide réfrigérant en aval du deuxième dispositif d’accumulation (6) et en amont d’une entrée (7a) du compresseur (7).
[Revendication 8] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) et la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2) sont disposées l’une au-dessus de l’autre.
[Revendication 9] Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) comprend une entrée (2A-I) de fluide réfrigérant et une sortie (2A_O) de fluide réfrigérant, et dans lequel l’entrée (2A_I) de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) et la sortie (2A_O) de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) sont disposées sur une même face (F2) du deuxième échangeur (2).
[Revendication 10] Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2) comprend une entrée (2B-I) de fluide réfrigérant et une sortie (2B_O) de fluide réfrigérant, et dans lequel :
- l’entrée (2B-I) de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2) et la sortie (2B_O) de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2) sont disposées sur des faces opposées (F2, F3) du deuxième échangeur (2), et
- la sortie (2A_O) de fluide réfrigérant de la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) et l’entrée (2B-I) de fluide réfrigérant de la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2) sont disposées sur une même face du deuxième échangeur (2).
[Revendication 11] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec la revendication 3, dans un premier mode de fonctionnement dit «refroidissement habitacle et batterie» dans lequel :
- un premier débit (Qr1 ) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1 ) sans céder de chaleur, dans le premier détendeur (21 ) sans subir de détente, dans la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2), dans le premier dispositif d’accumulation (5), dans la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2), et se divise en :
-- un deuxième débit (Qr2) de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale (A), dans le deuxième détendeur (22) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le troisième échangeur (3) où il s’évapore,
-- un troisième débit (Qr3) de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation (D), puis dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur (3), le débit total formé circule dans le deuxième dispositif d’accumulation (6) et retourne au compresseur (7).
[Revendication 12] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec la revendication 3, dans un deuxième mode de fonctionnement dit «pompe à chaleur et récupération d’énergie» dans lequel :
- un débit (Qr) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21 ) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2) où il s’évapore au moins en partie, dans la première branche de dérivation (B), dans le deuxième détendeur (22) sans subir de détente, dans le troisième échangeur (3) où il s’évapore au moins en partie, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation (6) de fluide réfrigérant et retourne au compresseur (7).
[Revendication 13] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec la revendication 3, dans un troisième mode de fonctionnement dit «premier mode de déshumidification » dans lequel :
- un débit (Qr) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21 ) où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans la première section d’échange thermique (2A) du deuxième échangeur (2), dans le premier dispositif d’accumulation (5), dans la deuxième section d’échange thermique (2B) du deuxième échangeur (2), dans la troisième branche de dérivation (D), dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation (6) de fluide réfrigérant et retourne au compresseur (7).
[Revendication 14] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec la revendication 3, dans un quatrième mode de fonctionnement dit «deuxième mode de déshumidification » dans lequel :
- un premier débit (Qr1 ) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21 ) où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans la deuxième branche de dérivation (C), et se divise en :
-- un deuxième débit (Qr2) de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, puis dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore,
-- un troisième débit (Qr3) de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation (D), puis dans le deuxième détendeur (22) où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le troisième échangeur (3) où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur (4), le débit total formé circule dans le deuxième dispositif d’accumulation (6) et retourne au compresseur (7).
[Revendication 15] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec la revendication 3, dans un cinquième mode de fonctionnement dit «troisième mode de déshumidification» dans lequel :
- un débit (Qr) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21 ) où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, puis dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation (6), et retourne au compresseur (7).
[Revendication 16] Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec la revendication 3, dans un sixième mode de fonctionnement dit «récupération d’énergie» dans lequel :
- un débit (Qr) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1 ) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21 ) sans subir de détente, dans la deuxième branche de dérivation (C), dans la troisième branche de dérivation (D), dans le deuxième détendeur (22) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans le troisième échangeur (3) où il s’évapore, puis dans le deuxième dispositif d’accumulation (6) et retourne au compresseur (7).
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