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WO2020165513A1 - Dispositif de gestion thermique de véhicule automobile électrique ou hybride - Google Patents

Dispositif de gestion thermique de véhicule automobile électrique ou hybride Download PDF

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WO2020165513A1
WO2020165513A1 PCT/FR2020/050085 FR2020050085W WO2020165513A1 WO 2020165513 A1 WO2020165513 A1 WO 2020165513A1 FR 2020050085 W FR2020050085 W FR 2020050085W WO 2020165513 A1 WO2020165513 A1 WO 2020165513A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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heat exchanger
refrigerant
heat
passes
bifluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2020/050085
Other languages
English (en)
Inventor
Jugurtha Benouali
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=66776605&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2020165513(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0409—Refrigeration circuit bypassing means for the evaporator

Definitions

  • the invention relates to the field of motor vehicles and more particularly to a thermal management device for an electric or hybrid motor vehicle.
  • a thermal management device comprising an air conditioning circuit.
  • a refrigerant fluid passes successively through a compressor, a first heat exchanger, called a condenser, placed in contact with a flow of air outside the motor vehicle to release heat, a device expansion valve and a second heat exchanger, called an evaporator, placed in contact with a flow of air inside the motor vehicle to cool it.
  • indirect is meant here that the air conditioning circuit comprises two circulation loops for two distinct fluids (such as for example a refrigerant fluid and glycol water) in order to carry out the various heat exchanges.
  • the air conditioning circuit thus comprises a first refrigerant fluid loop in which a refrigerant fluid circulates, a second heat transfer fluid loop in which a heat transfer fluid circulates, and a bifluid heat exchanger arranged jointly on the first refrigerant loop and on the second heat transfer fluid loop, so as to allow heat exchange between said loops.
  • a first refrigerant fluid loop in which a refrigerant fluid circulates
  • a second heat transfer fluid loop in which a heat transfer fluid circulates
  • a bifluid heat exchanger arranged jointly on the first refrigerant loop and on the second heat transfer fluid loop, so as to allow heat exchange between said loops.
  • the thermal management of elements such as batteries, electronic components and the electric motor is carried out by a secondary thermal management loop.
  • this architecture may not be sufficient to ensure the evacuation of the heat accumulated in the refrigerant fluid in certain modes, in particular when the batteries need a large cooling power, for example during a charge or a rapid discharge.
  • heat energy generated by elements such as batteries and electronic components can be recovered to help heat the interior air flow for the passenger compartment.
  • One of the aims of the present invention is therefore to at least partially remedy the drawbacks of the prior art and to provide an improved thermal management device allowing thermal management of elements such as batteries.
  • the present invention therefore relates to a thermal management device comprising an indirect air conditioning circuit for a motor vehicle comprising:
  • first refrigerant fluid loop in which circulates a refrigerant fluid
  • said first refrigerant fluid loop comprising in the direction of circulation of the refrigerant fluid a compressor, a bifluid heat exchanger, a first expansion device, a first heat exchanger, a second expansion device, a second heat exchanger being intended to be traversed by a flow of air outside the motor vehicle, and
  • a first bypass pipe for the second heat exchanger comprising a first shut-off valve
  • a second internal heat exchanger allowing heat exchange between the high pressure refrigerant fluid at the outlet of the first internal heat exchanger and the low pressure refrigerant circulating in the first bypass pipe, a second heat transfer fluid loop in which a heat transfer fluid circulates, the bifluid heat exchanger being arranged jointly on the one hand on the first refrigerant loop downstream of the compressor, between said compressor and the first expansion device, and on the other hand on the second heat transfer fluid loop.
  • the fourth expansion device is an electronic expansion valve or a thermostatic expansion valve whose thermostatic bulb is positioned at the outlet of the second cooler.
  • the expansion valve can be equipped with a function to stop the circulation of refrigerant.
  • the fourth expansion device is an electronic expansion valve controlled by an electronic control unit.
  • the second heat transfer fluid loop comprises:
  • a first heat transfer fluid circulation pipe comprising a third heat exchanger intended to be traversed by an air flow inside the motor vehicle, and connecting a first junction point disposed downstream of the bifluid heat exchanger and a second junction point arranged upstream of said bifluid heat exchanger,
  • a second heat transfer fluid circulation pipe comprising a fourth heat exchanger intended to be traversed by a flow of air outside the motor vehicle, and connecting the first junction point disposed downstream of the bifluid heat exchanger and the second point junction arranged upstream of said bifluid heat exchanger, and
  • a pump arranged downstream or upstream of the bifluid heat exchanger, between the first junction point and the second junction point.
  • the thermal management device is configured to operate in a cooling mode in which the refrigerant fluid circulates in the first loop of refrigerant fluid successively in:
  • a first part of the refrigerant fluid passes into the second bypass pipe, passes into the third expansion device where it undergoes a loss of pressure and passes at low pressure, said low-pressure refrigerant then circulates in the first cooler, the first bypass line and the second internal heat exchanger,
  • a second part of the refrigerant fluid passes into the first expansion device, where it undergoes a first pressure loss and passes to low intermediate, the first heat exchanger that it passes through without loss of heat, the third bypass line, the fourth expansion device where it undergoes a second pressure loss and passes to low pressure and the second cooler, the two refrigerant parts joining upstream of the first internal heat exchanger, the refrigerant flowing through said first bifluid heat exchanger before to return to the compressor,
  • the heat transfer fluid at the outlet of the bifluid heat exchanger circulating in the fourth heat exchanger of the second circulation line is the heat transfer fluid at the outlet of the bifluid heat exchanger circulating in the fourth heat exchanger of the second circulation line.
  • the thermal management device is configured to operate in a heat pump mode in which the refrigerant fluid circulates in the first loop of refrigerant fluid successively in:
  • the thermal management device is configured to operate in another heat pump mode in which the refrigerant fluid circulates in the first loop of refrigerant fluid successively in:
  • the heat transfer fluid at the outlet of the first bifluid heat exchanger circulating only in the third heat exchanger of the first circulation pipe.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an indirect reversible air conditioning circuit according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an indirect reversible air conditioning circuit according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an indirect reversible air conditioning circuit according to a third embodiment
  • FIG. 4 shows an expansion device according to an alternative embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the second heat transfer fluid loop of the indirect reversible air conditioning circuit of FIGS. 1 to 3, according to an alternative embodiment
  • Figure 6 shows the indirect reversible air conditioning circuit of Figure 2 according to a first cooling mode
  • FIG. 7 shows the indirect reversible air conditioning circuit of FIG. 2 according to a second cooling mode
  • FIG. 8 shows the indirect reversible air conditioning circuit of FIG. 2 according to a first heat pump mode
  • Figure 9 shows the indirect reversible air conditioning circuit of Figure 2 according to a second heat pump mode
  • FIG. 10 shows the indirect reversible air conditioning circuit of FIG. 2 according to a third heat pump mode.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion etc.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion etc.
  • indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion over another and such names can easily be interchanged without departing from the scope of the present description.
  • This indexation does not imply an order in time, for example, to assess this or that criterion.
  • placed upstream is meant that one element is placed before another with respect to the direction of flow of a fluid.
  • placed downstream is meant that one element is placed after another relative to the direction of flow of the fluid.
  • FIG. 1 shows a thermal management device comprising an indirect air conditioning circuit 1 for a motor vehicle.
  • This indirect air conditioning circuit 1 comprises in particular:
  • the first refrigerant fluid loop A more particularly comprises, in the direction of circulation of the refrigerant fluid:
  • a second heat exchanger 13 intended to be traversed by a flow of air 200 outside the motor vehicle
  • internal air flow 100 is meant here an air flow intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • the first heat exchanger 9 can thus be placed in a heating, ventilation and air conditioning device.
  • external air flow 200 is meant an air flow which originates from the exterior of the motor vehicle.
  • the second heat exchanger 13 can thus be placed on the front face of the motor vehicle.
  • the first bypass pipe 30 can more specifically connect a first connection point 31 and a second connection point 32.
  • the first connection point 31 is preferably arranged, in the direction of circulation of the refrigerant fluid, downstream of the first heat exchanger 9, between said first heat exchanger 9 and the second heat exchanger 13. More particularly, and as illustrated. in FIG. 1, the first connection point 31 is arranged between the first heat exchanger 9 and the second expansion device 11. However, it is quite possible to imagine that the first connection point 31 is arranged between the second expansion device 11 and the second heat exchanger 13 as long as the refrigerant has the possibility of bypassing said second expansion device 11 or of passing through it without suffering a loss of pressure.
  • the second connection point 32 is preferably arranged downstream of the second heat exchanger 13, between said heat exchanger 13 and the compressor 3.
  • the second control device trigger 11 may in particular include a stop function, that is to say it is capable of blocking the flow of fluid refrigerant when closed.
  • An alternative may be to have a shut-off valve between the second expansion device 11 and the connection point 71.
  • Another alternative, not shown, can also be to have a three-way valve at the first connection point 31.
  • the first refrigerant fluid loop A can also include a non-return valve 23 arranged downstream of the second heat exchanger 13, between said second heat exchanger 13 and the second connection point 32 in order to prevent refrigerant fluid from the first bypass line 30 does not flow back to the second heat exchanger 13.
  • shut-off valve non-return valve, three-way valve or expansion device with shut-off function
  • mechanical or electromechanical elements which can be controlled by an electronic control unit on board the motor vehicle.
  • the first refrigerant fluid loop A also comprises a first internal heat exchanger 19 (IHX for “internai heat exchanger”) allowing heat exchange between the high pressure refrigerant fluid at the outlet of the bifluid heat exchanger 5 and the fluid low-pressure refrigerant at the outlet of the second heat exchanger 13 or of the first bypass pipe 30.
  • This first internal heat exchanger 19 comprises in particular an inlet and an outlet of low-pressure refrigerant fluid coming from the second connection point 32, as well as an inlet and an outlet for high pressure refrigerant from the bifluid heat exchanger 5.
  • high pressure refrigerant fluid is understood to mean a refrigerant fluid which has undergone an increase in pressure at the level of the compressor 3 and which has not yet undergone a loss of pressure due to one of the expansion devices.
  • low-pressure refrigerant is meant a refrigerant that has undergone a pressure loss and at a pressure close to that at the inlet of the compressor 3.
  • the first refrigerant fluid loop A also comprises a second internal heat exchanger 19 ′ (IHX for “internai heat exchanger”) allowing heat exchange between the high pressure refrigerant fluid at the outlet of the first internal heat exchanger 19 and the fluid. low-pressure refrigerant circulating in the first bypass pipe 30.
  • This second internal heat exchanger 19 ' comprises in particular an inlet and an outlet for low-pressure refrigerant fluid coming from the first connection point 31, as well as an inlet and a high pressure refrigerant outlet from the first heat exchanger internal 19. As illustrated in FIG. 1, the low pressure side of the second internal heat exchanger 19 'can be disposed downstream of the first shut-off valve 33.
  • At least one of the first 19 or second 19 'internal heat exchangers may be a coaxial heat exchanger, ie comprising two coaxial tubes and between which the heat exchanges take place.
  • the first internal heat exchanger 19 can be a coaxial internal heat exchanger with a length between 50 mm and 120 mm while the second internal heat exchanger 19 'can be a coaxial internal heat exchanger with a length of between 50 mm and 120 mm. length between 200 mm and 700 mm.
  • the first refrigerant fluid loop A can also include a dehydrating bottle 14 disposed downstream of the bifluid heat exchanger 5, more precisely between said bifluid heat exchanger 5 and the first internal heat exchanger 19.
  • a dehydrating bottle 14 disposed. on the high pressure side of the air conditioning circuit that is to say downstream of the bifluid heat exchanger 5 and upstream of an expansion device, has a smaller size as well as a reduced cost compared to other phase separation solutions such as an accumulator which would be placed on the low pressure side of the air conditioning circuit, i.e. upstream of the compressor 3, in particular upstream of the first internal heat exchanger 19.
  • the first 7, second 11, third 17 and fourth 77 expansion devices can be electronic expansion valves, i.e. the pressure of the refrigerant fluid at the outlet is controlled by an actuator which fixes the opening section of the expansion device. , thus fixing the pressure of the fluid at the outlet.
  • Such an electronic expansion valve is in particular capable of letting the refrigerant fluid pass without loss of pressure when said expansion device is fully open.
  • the first expansion device 7 is a pressure reducer
  • the electronic controllable by a control unit integrated into the vehicle and the second expansion device 11 is a thermostatic expansion valve.
  • the second expansion device 11 may in particular be a thermostatic expansion valve incorporating a stop function.
  • said first 7 and second 11 expansion devices can be bypassed by a bypass pipe A ', comprising in particular a shut-off valve 25, as illustrated in FIG. 4.
  • This bypass pipe A' allows the refrigerant fluid to bypass said first 7 and second 11 expansion devices without suffering a loss of pressure.
  • at least the second expansion device 11 is a pressure reducer thermostatic comprising a bypass line A '.
  • the first expansion device 7 can also include a stop function or else include a downstream stop valve in order to block or not the passage of the refrigerant fluid.
  • the first refrigerant fluid loop A also comprises a second bypass pipe 40 of the first expansion device 7 and of the first heat exchanger 9.
  • This second bypass pipe 40 comprises a third expansion device 17 arranged upstream of a first cooler.
  • This first cooler 15 can be arranged jointly on a secondary thermal management loop.
  • the secondary thermal management loop can more particularly be a loop in which a heat transfer fluid circulates and connected to heat exchangers or cold plates at the level of batteries and / or electronic elements.
  • the first cooler 15 can also be a heat exchanger directly in contact with the elements to be cooled, such as the batteries.
  • the third expansion device 17 can be an electronic expansion valve, i.e. the pressure of the refrigerant fluid at the outlet is controlled by an actuator which fixes the opening section of the expansion device, thus fixing the pressure of the fluid at the outlet.
  • Such an electronic expansion valve is in particular capable of letting the refrigerant fluid pass without loss of pressure when said expansion device is fully open.
  • the third expansion device 17 may also include a stop function in order to allow or not the refrigerant fluid to pass through the second bypass line 40.
  • An alternative is to have a stop valve on the second bypass line 40, in upstream of the third expansion device 17.
  • the second bypass pipe 40 is connected on the one hand upstream of the first expansion device 7. This connection is made at a third connection point 41 arranged upstream of the first expansion device 7, between the second expansion device. heat 19 'and said first expansion device 7.
  • the second bypass pipe 40 is connected on the other hand to the first bypass pipe 30, upstream of the first shut-off valve 33 and of the second internal heat exchanger 19 '.
  • This connection is made at a fourth connection point 42 arranged between the first connection point 31 and the first shut-off valve 33 when the latter is arranged upstream of the second internal heat exchanger 19 'as in FIG. 1.
  • bypass 40 is connected on the other hand to the first bypass pipe 30, upstream of the second heat exchanger 19 'and downstream of the first shut-off valve 33.
  • the fourth connection point 42 is then arranged between the first valve stop 33 and the second heat exchanger 19 'when the first stop valve 33 is disposed upstream of the second internal heat exchanger 19' as in Figure 2.
  • FIG. 3 shows a third embodiment where the second bypass pipe 40 is connected on the one hand upstream of the first expansion device 7 and on the other hand downstream of the second expansion device 19 ', between said second expansion device. expansion 19 'and the first internal heat exchanger 19.
  • the third connection point 41 is thus also arranged upstream of the first expansion device 7, between the second heat exchanger 19' and said first expansion device 7.
  • the fourth connection point 42 is disposed downstream of the first bypass pipe 30, between the second connection point 32 and the first internal heat exchanger 19.
  • the fourth connection point 42 is arranged on the first bypass pipe 30, downstream of the first shut-off valve 33 and of the second internal heat exchanger 19 '.
  • the first refrigerant fluid loop A also comprises a third bypass line 70.
  • This third bypass line 70 comprises a fourth expansion device 77 disposed upstream of a second cooler 75.
  • This second cooler 75 can also be arranged jointly on a secondary thermal management loop.
  • the secondary thermal management loop can more particularly be a loop in which a coolant circulates and connected to heat exchangers or cold plates at the level of batteries and / or electronic elements.
  • the second cooler 75 can also be a heat exchanger directly in contact with the elements to be cooled, such as the batteries.
  • the fourth expansion device 77 can also include a stop function in order to allow or not the refrigerant to pass through the third bypass line 70.
  • An alternative is to have a stop valve on the second bypass line, upstream. of the fourth trigger device 77.
  • the fourth expansion device 77 can be a thermostatic expansion valve, the thermostatic bulb of which is positioned at the outlet of the second cooling 75.
  • the fourth control device expansion 77 can also be an electronic expansion valve controlled by an electronic control unit.
  • the third bypass pipe 70 is connected on the one hand upstream of the first expansion device 7. This connection is made at a fifth connection point 71 arranged upstream of the first expansion device 7, between the first pressure point. connection 31 of the first bypass pipe 30 and said first expansion device 7.
  • the third bypass pipe 70 is connected on the other hand downstream of the second heat exchanger 13. This connection is made at a sixth point of connection 72 disposed downstream of the second heat exchanger 13, between said second heat exchanger 13 and the second connection point 32 of the first bypass pipe 30, more precisely downstream of the non-return valve 23.
  • the second heat transfer fluid loop B may include a bifluid heat exchanger 5,
  • a first heat transfer fluid circulation pipe 50 comprising a third heat exchanger 54 intended to be traversed by a flow of air 100 inside the motor vehicle, and connecting a first junction point 61 arranged downstream of the heat exchanger bifluid 5 and a second junction point 62 arranged upstream of the bifluid heat exchanger 5,
  • a second circulation pipe 60 for heat transfer fluid comprising a fourth heat exchanger 64 intended to be traversed by a flow of air 200 outside the motor vehicle, and connecting the first junction point 61 arranged downstream of the heat exchanger bifluid 5 and the second junction point 62 arranged upstream of the bifluid heat exchanger 5, and
  • a pump 18 disposed downstream or upstream of the bifluid heat exchanger 5, between the first junction point 61 and the second junction point 62.
  • the indirect reversible air conditioning circuit 1 comprises, within the second heat transfer fluid loop B, a device for redirecting the heat transfer fluid from the bifluid heat exchanger 5 to the first circulation pipe 50 and / or to the second circulation pipe. circulation 60.
  • said device for redirection of the coolant from the bifluid heat exchanger 5 may in particular include a fourth stop valve 63 disposed on the second circulation pipe 60 in order to block or not the heat transfer fluid and prevent it from circulating in said second circulation line 60.
  • the indirect reversible air conditioning circuit 1 can also include a shutter 310 for obstructing the flow of interior air 100 passing through the third heat exchanger 54.
  • This embodiment makes it possible in particular to limit the number of valves on the second heat transfer fluid loop B and thus makes it possible to limit production costs.
  • the device for redirection of the coolant from the bifluid heat exchanger 5 may in particular include:
  • shut-off valve 63 disposed on the second circulation pipe 60 in order to block or not the heat transfer fluid and to prevent it from circulating in said second circulation pipe 60
  • a fifth shut-off valve 53 disposed on the first circulation pipe 50 in order to block or not the heat transfer fluid and prevent it from circulating in said first circulation pipe 50.
  • the second heat transfer fluid loop B may also include an electric heating element 55 for the heat transfer fluid.
  • Said electric heating element 55 is in particular arranged, in the direction of circulation of the heat transfer fluid, downstream of the bifluid heat exchanger 5, between said bifluid heat exchanger 5 and the first junction point 61.
  • the present invention also relates to various operating modes of the indirect reversible air conditioning circuit 1, illustrated in FIGS. 6 to 10.
  • FIGS. 6 to 10 only the elements in which the refrigerant fluid and / or the heat transfer fluid circulate are represented.
  • the direction of circulation of the refrigerant and / or the heat transfer fluid is represented by arrows.
  • the first cooling mode is the first cooling mode
  • FIG. 6 shows a first cooling mode in which, at the level of the first refrigerant fluid loop A, the refrigerant fluid circulates successively in:
  • a first part of the refrigerant fluid passes through the second bypass pipe 40, passes into the third expansion device 17 where it undergoes a pressure loss and passes at low pressure, said refrigerant at low pressure then circulates in the first cooler 15 , - a second part of the refrigerant fluid passes into the first expansion device 7, where it undergoes a loss of pressure and passes at low pressure, the first heat exchanger 9, at which it captures heat energy from the flow of internal air 100 cooling the latter, and in the first bypass pipe 30.
  • the two parts of the refrigerant meet upstream of the first internal heat exchanger 19.
  • the refrigerant thus passes at least by the first internal heat exchanger 19 before joining the compressor 3.
  • the heat transfer fluid at the outlet of the bifluid heat exchanger 5 circulates in the fourth heat exchanger 64 of the second circulation line 50.
  • a portion of the coolant at the outlet of the bifluid heat exchanger 5 circulates in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50 and another portion of the coolant at the outlet of the exchanger.
  • Bifluid heat 5 circulates in the fourth heat exchanger 64 of the second circulation line 50.
  • the obstruction flap 310 is closed so as to prevent the flow of interior air 100 from circulating in the third heat exchanger 54.
  • the refrigerant fluid at the inlet of the compressor 3 is in the gas phase.
  • the refrigerant fluid undergoes compression as it passes through the compressor 3. Said refrigerant fluid is then said to be at high pressure.
  • the high pressure refrigerant fluid passes through the bifluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of heat energy due to its passage in the liquid phase and the transfer of this heat energy to the heat transfer fluid of the second heat transfer fluid loop B.
  • the high pressure refrigerant then loses heat energy while remaining at constant pressure.
  • the high pressure refrigerant then passes through the first internal heat exchanger 19 where it loses heat energy. This heat energy is transferred to the low pressure refrigerant fluid from the first bypass line 30.
  • the high pressure refrigerant then passes into the second internal heat exchanger 19 'where it again loses heat energy. This heat energy is transferred to the low pressure refrigerant fluid passing through the first bypass line 30.
  • the first part of the refrigerant fluid passes into the third expansion device 17.
  • the high pressure refrigerant fluid experiences an isenthalpic pressure loss and goes into a two-phase mixing state.
  • the refrigerant is now said to be at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant then passes into the first cooler 15 where it gains heat energy at the level of the first cooler 15.
  • the coolant returns to the gaseous state.
  • the refrigerant fluid joins the first bypass line 30.
  • the refrigerant fluid joins the first bypass line 30 upstream of the first stop valve 33 and of the second internal heat exchanger 19 '.
  • a second part of the high-pressure refrigerant fluid passes into the first expansion device 7.
  • the high-pressure refrigerant fluid undergoes an isenthalpic pressure loss and passes into a two-phase mixing state.
  • the refrigerant is now said to be at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant then passes into the first heat exchanger 9 where it gains heat energy by cooling the internal air flow 100.
  • the refrigerant returns to the gaseous state.
  • the refrigerant fluid is redirected to the first bypass pipe 30. So that the refrigerant does not pass into the second heat exchanger 13, the second expansion device 11 is closed.
  • the fourth expansion device 77 is closed.
  • the low-pressure refrigerant fluid from both the first heat exchanger 9 and the second bypass line 40 then passes into the second internal heat exchanger 19 'where it gains heat energy from the high-pressure refrigerant fluid passing through the second internal heat exchanger 19 '.
  • the low pressure refrigerant then passes into the first internal heat exchanger 19 where it again gains heat energy from the high pressure refrigerant flowing through the first internal heat exchanger 19.
  • the low pressure refrigerant then returns. to compressor 3.
  • This first cooling mode is useful for cooling the internal air flow 100 as well as for cooling elements such as batteries and / or electronic elements cooled directly or indirectly by the first cooler 15.
  • the two internal heat exchangers 19 and 19 ' are active both for the refrigerant fluid coming from the first heat exchanger 9 and the refrigerant fluid passing through the second bypass pipe 40, and their effects s' add up.
  • the use of the internal heat exchangers 19 and 19 'one after the other makes it possible to reduce the heat energy of the refrigerant at the inlet of the first expansion device 7.
  • the refrigerant in the liquid state at the outlet of the bifluid heat exchanger 5 is cooled by the refrigerant in the gaseous state and at low pressure leaving the first heat exchanger 9 and the first cooler 15.
  • the addition of heat energy to the refrigerant at low pressure at the level of the first 19 and second 19 'internal heat exchangers makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before it enters the compressor 3, in particular when the air conditioning circuit 1 comprises a desiccant bottle 14 arranged downstream of the bifluid heat exchanger 5.
  • the heat transfer fluid gains heat energy from the refrigerant fluid at the level of the bifluid heat exchanger 5. As illustrated in the example of FIG. 6, a portion of the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54. The heat transfer fluid does not however lose heat energy because the obstruction flap 310 is closed and blocks the flow of interior air 100 so that it does not pass through the third heat exchanger 54.
  • Another portion of the heat transfer fluid circulates in the second circulation pipe 60 and passes through the fourth heat exchanger 64.
  • the heat transfer fluid loses heat energy at the level of said fourth heat exchanger 64 by releasing it into the flow of outside air. 200.
  • the fourth stop valve 63 is open to allow the passage of the heat transfer fluid.
  • An alternative solution so that the heat transfer fluid does not exchange with the internal air flow 100 at the level of the third heat exchanger 54, is to provide, as in FIG. 5, the first circulation pipe 50 with the fifth stop valve 53 and to close it so as to prevent the heat transfer fluid from circulating in said first circulation pipe 50.
  • FIG. 7 shows a second cooling mode in which, at the level of the first refrigerant fluid loop A, the refrigerant fluid circulates successively in:
  • a first part of the refrigerant fluid passes through the second bypass pipe 40, passes into the third expansion device 17 where it undergoes a pressure loss and passes at low pressure, said low pressure refrigerant then circulates in the first cooler 15, the first bypass pipe 30 and the second internal heat exchanger 19 ',
  • a second part of the refrigerant fluid passes into the first expansion device 7, where it undergoes a first pressure loss and passes to intermediate pressure, the first heat exchanger 9 which it passes through without loss of heat, the third bypass pipe 70, the fourth expansion device 77 where it undergoes a second pressure loss and goes to low pressure and the second cooler 75.
  • the two parts of refrigerant fluid meet upstream of the first internal heat exchanger 19 in the example of FIG. 7.
  • the refrigerant then passes into the first internal heat exchanger 19 before returning to the compressor 3.
  • the two parts of the refrigerant meet upstream of the first internal heat exchanger 19.
  • the refrigerant from the first chiller 15 thus passes at least through the first internal heat exchanger 19 before joining the compressor 3.
  • intermediate pressure is meant here a pressure situated between the low pressure of the refrigerant fluid when it enters the compressor 3 and the high pressure of the refrigerant fluid at the outlet of said compressor 3.
  • the heat transfer fluid at the outlet of the bifluid heat exchanger 5 circulates in the fourth heat exchanger 64 of the second circulation line 50.
  • a portion of the coolant at the outlet of the bifluid heat exchanger 5 circulates in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50 and another portion of the coolant at the outlet of the exchanger.
  • Bifluid heat 5 circulates in the fourth heat exchanger 64 of the second circulation line 50.
  • the obstruction flap 310 is closed so as to prevent the flow of interior air 100 from circulating in the third heat exchanger 54.
  • the refrigerant fluid at the inlet of the compressor 3 is in the gas phase.
  • the refrigerant fluid undergoes compression as it passes through the compressor 3. Said refrigerant fluid is then said to be at high pressure.
  • the high pressure refrigerant fluid passes through the bifluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of heat energy due to its passage in the liquid phase and the transfer of this heat energy to the heat transfer fluid of the second heat transfer fluid loop B.
  • the high pressure refrigerant then loses heat energy while remaining at constant pressure.
  • the high pressure refrigerant then passes through the first internal heat exchanger 19 where it loses heat energy. This heat energy is transferred to the low pressure refrigerant fluid from the first bypass line 30 and from the third bypass line 70. The high pressure refrigerant then passes into the second internal heat exchanger 19 'where it again loses heat energy. This heat energy is transferred to the low pressure refrigerant fluid passing through the first bypass line 30.
  • the first part of the refrigerant fluid passes into the third expansion device 17.
  • the high pressure refrigerant fluid experiences an isenthalpic pressure loss and goes into a two-phase mixing state.
  • the refrigerant is now said to be at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant then passes into the first cooler 15 where it gains heat energy.
  • the refrigerant returns to the gaseous state.
  • the refrigerant fluid joins the first bypass pipe 30.
  • the refrigerant fluid joins the first bypass pipe 30 upstream of the first stop valve 33 and of the second heat exchanger internal 19 '.
  • the low pressure refrigerant fluid from the second bypass line 40 then passes into the second internal heat exchanger 19 'where it gains heat energy from the high pressure refrigerant fluid passing through the second internal heat exchanger 19'.
  • the low-pressure refrigerant then passes into the first heat exchanger 9, which it passes through without loss of heat energy.
  • the internal air flow 100 can be stopped and thus the heat energy exchanges are limited at the level of the first heat exchanger 9.
  • the fact of subjecting the refrigerant fluid to a first pressure loss makes it possible to prevent the refrigerant fluid passing through the first heat exchanger 9 is at high pressure, which could damage said first heat exchanger 9.
  • the refrigerant fluid is redirected to the third bypass line 70. So that the refrigerant does not pass into the second. heat exchanger 13 or in the first bypass line 30, the second expansion device 11 and the first shut-off valve 33 are closed.
  • the refrigerant then passes into the fourth expansion device 77 at which it undergoes a second pressure part and passes at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant then passes into the second cooler 75 where it gains heat energy.
  • the refrigerant returns to the gaseous state.
  • the two parts of low-pressure refrigerant fluid meet upstream of the first expansion device 19.
  • the low-pressure refrigerant then passes into the first internal heat exchanger 19 where it again gains heat energy from the refrigerant fluid. at high pressure passing through the first internal heat exchanger 19.
  • the refrigerant at low pressure then returns to the compressor 3.
  • This second cooling mode is useful for cooling elements such as batteries and / or electronic elements cooled directly or indirectly by the first cooler 15. This in particular when it is necessary to absorb a large amount of heat energy for example. when charging or discharging the batteries rapidly.
  • the two internal heat exchangers 19 and 19 ' are active both for the refrigerant fluid coming from the first heat exchanger 9 and the refrigerant fluid passing through the second bypass pipe 40, and their effects s' add up.
  • the use of the internal heat exchangers 19 and 19 'one after the other makes it possible to reduce the heat energy of the refrigerant at the inlet of the first expansion device 7.
  • the refrigerant in the liquid state at the outlet of the bifluid heat exchanger 5 is cooled by the refrigerant fluid in the gaseous state and at low pressure leaving the first cooler 15.
  • the addition of heat energy to the refrigerant at low pressure at the level of the first 19 and second 19 'internal heat exchangers makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before it enters the compressor 3, in particular when the air conditioning circuit 1 comprises a desiccant bottle 14 arranged downstream of the bifluid heat exchanger 5.
  • the heat transfer fluid gains heat energy from the refrigerant fluid at the level of the bifluid heat exchanger 5.
  • a portion of the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54.
  • the heat transfer fluid does not however lose heat energy because the obstruction flap 310 is closed and blocks the flow of interior air 100 so that it does not pass through the third heat exchanger 54.
  • Another portion of the heat transfer fluid circulates in the second circulation pipe 60 and passes through the fourth heat exchanger 64.
  • the heat transfer fluid loses heat energy at the level of said fourth heat exchanger 64 by releasing it into the flow of outside air. 200.
  • the fourth stop valve 63 is open to allow the passage of the heat transfer fluid.
  • An alternative solution so that the heat transfer fluid does not exchange with the internal air flow 100 at the level of the third heat exchanger 54, is to provide, as in FIG. 5, the first circulation pipe 50 with the fifth stop valve 53 and to close it so as to prevent the heat transfer fluid from circulating in said first circulation pipe 50.
  • FIG. 8 shows a first heat pump mode in which, at the level of the first refrigerant fluid loop A, the refrigerant fluid circulates successively in:
  • the coolant at the outlet of the first bifluid heat exchanger 5 circulates only in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50.
  • the refrigerant fluid at the inlet of the compressor 3 is in the gas phase.
  • the refrigerant fluid undergoes compression as it passes through the compressor 3. Said refrigerant fluid is then said to be at high pressure.
  • the high pressure refrigerant fluid passes through the first bifluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of heat energy due to its passage in the liquid phase and the transfer of heat energy to the heat transfer fluid of the second heat transfer fluid loop B.
  • the high pressure refrigerant then loses heat energy while remaining at constant pressure.
  • the high pressure refrigerant then passes through the first internal heat exchanger 19 where it loses heat energy. This heat energy is transferred to the refrigerant at low pressure from the second heat exchanger 13.
  • the high pressure refrigerant fluid then passes into the second internal heat exchanger 19 'where it does not lose heat energy because there is no circulation of low pressure refrigerant fluid in said second internal heat exchanger 19' .
  • the high pressure refrigerant then passes through the first expansion device 7.
  • the refrigerant undergoes a first loss of isenthalpic pressure which causes it to pass into a state of two-phase mixing.
  • the refrigerant is now at an intermediate pressure.
  • the refrigerant then passes through the first heat exchanger 9 where it loses heat energy by heating the internal air flow 100.
  • the refrigerant fluid is redirected to the second heat exchanger 13.
  • the first shut-off valve 33 of the first bypass pipe 30 and the fourth expansion device 77 are closed.
  • the refrigerant fluid passes into the first expansion device 11 where it undergoes a second loss of isenthalpic pressure.
  • the refrigerant is now at low pressure.
  • the low pressure refrigerant then passes through the second heat exchanger 13 where it gains heat energy by absorbing heat energy from the outside air flow 200. The coolant thus returns to the gaseous state.
  • the low pressure refrigerant then passes into the first internal heat exchanger 19 where it again gains heat energy from the high pressure refrigerant flowing through the first internal heat exchanger 19.
  • the low pressure refrigerant then returns. to compressor 3.
  • the calorific energy of the high-pressure refrigerant at the outlet of the compressor 3 will also be greater than the calorific energy of the refrigerant when there is no internal heat exchanger.
  • the addition of heat energy to the refrigerant at low pressure at the level of the first internal heat exchanger 19 makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before it enters the compressor 3, in particular when the air conditioning circuit 1 comprises a desiccant bottle 14 disposed downstream of the first bifluid heat exchanger 5.
  • the effect of the first internal heat exchanger 19 is limited because its length is between 50 mm and 120 mm. This size makes it possible to limit the heat exchanges between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure so that the heat energy exchanged makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before entering the compressor 3 without however, penalize the efficiency of the heat pump mode.
  • the purpose of this heat pump mode is to release as much heat energy as possible in the interior air flow 100 in order to heat it at the level of the first heat exchanger 9. This heat energy comes, in this first heat pump mode, outdoor air flow 200 per
  • the heat transfer fluid gains heat energy from the refrigerant fluid at the level of the first bifluid heat exchanger 5.
  • the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54.
  • the heat transfer fluid loses heat energy by heating the internal air flow 100.
  • the heat transfer fluid obstruction flap 310 is open and / or the fifth shut-off valve 53 is open.
  • the fourth stop valve 63 is for its part closed to prevent the passage of the heat transfer fluid into the second circulation line 60.
  • This first heat pump mode is useful for heating the indoor air flow 100 both at the first heat exchanger 9 and at the third heat exchanger 54 by absorbing heat energy from the outdoor air flow 200. at the second heat exchanger 13.
  • the electric heating element 55 may be in operation in order to provide an additional supply of heat energy to the heat transfer fluid to heat the interior air flow 100.
  • FIG. 9 shows a second heat pump mode in which, at the level of the first refrigerant fluid loop A, the refrigerant fluid circulates successively in:
  • a first part of the refrigerant fluid passes through the second expansion device 11 where said refrigerant fluid passes at low pressure and the second heat exchanger 13
  • a second part of the refrigerant fluid passes through the third bypass pipe 70, the fourth control device expansion 77 where said refrigerant fluid passes at low pressure and the second cooler 75.
  • the two parts of low-pressure refrigerant fluid meet upstream of the first bifluid heat exchanger 19.
  • the refrigerant passes through said first bifluid heat exchanger 19 before returning to the compressor 3.
  • the coolant at the outlet of the first bifluid heat exchanger 5 circulates only in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50.
  • the refrigerant fluid at the inlet of the compressor 3 is in the gas phase.
  • the refrigerant fluid undergoes compression as it passes through the compressor 3. Said refrigerant fluid is then said to be at high pressure.
  • the high pressure refrigerant fluid passes through the first bifluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of heat energy due to its passage into the liquid phase and the transfer of energy. calorific to the heat transfer fluid from the second heat transfer fluid loop B. The high pressure refrigerant then loses heat energy while remaining at constant pressure.
  • the high pressure refrigerant then passes through the first internal heat exchanger 19 where it loses heat energy. This heat energy is transferred to the refrigerant at low pressure from the second heat exchanger 13.
  • the high pressure refrigerant fluid then passes into the second internal heat exchanger 19 'where it does not lose heat energy because there is no circulation of low pressure refrigerant fluid in said second internal heat exchanger 19' .
  • the high pressure refrigerant then passes through the first expansion device 7.
  • the refrigerant undergoes a first loss of isenthalpic pressure which causes it to pass into a state of two-phase mixing.
  • the refrigerant is now at an intermediate pressure.
  • the refrigerant then passes through the first heat exchanger 9 where it loses heat energy by heating the internal air flow 100.
  • a first part of the refrigerant fluid is redirected to the second heat exchanger 13.
  • the first shut-off valve 33 of the first bypass line 30 is closed.
  • the refrigerant fluid passes into the first expansion device 11 where it undergoes a second loss of isenthalpic pressure. The refrigerant is now at low pressure.
  • the low pressure refrigerant then passes through the second heat exchanger 13 where it gains heat energy by absorbing heat energy from the outside air flow 200.
  • the coolant thus returns to the gaseous state.
  • a second part of the refrigerant fluid is redirected to the second cooler 75 of the third bypass line 70.
  • the first shut-off valve 33 of the first bypass line 30 is closed.
  • the refrigerant fluid Before arriving at the second cooler 75, the refrigerant fluid passes through the fourth expansion device 77 where it experiences a second loss of isenthalpic pressure. The refrigerant is now at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant then passes through the second cooler 75 where it gains heat energy by absorbing heat energy.
  • the refrigerant thus returns to the gaseous state.
  • the two parts of the low pressure refrigerant meet upstream of the first internal heat exchanger 19.
  • the low pressure refrigerant then passes into the first internal heat exchanger 19 where it again gains heat energy from the high pressure refrigerant flowing through the first internal heat exchanger 19.
  • the low pressure refrigerant then returns. to compressor 3.
  • the addition of heat energy to the refrigerant at low pressure at the level of the first internal heat exchanger 19 makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before it enters the compressor 3, in particular when the air conditioning circuit 1 comprises a desiccant bottle 14 disposed downstream of the first bifluid heat exchanger 5.
  • the effect of the first internal heat exchanger 19 is limited because its length is between 50 mm and 120 mm. This size makes it possible to limit the heat exchanges between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure so that the heat energy exchanged makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before entering the compressor 3 without however, penalize the efficiency of the heat pump mode.
  • this heat pump mode is to release as much heat energy as possible into the interior air flow 100 in order to heat it up at the level of the first heat exchanger 9.
  • This heat energy comes, in this second heat pump mode, of the flow of outside air 200 via the second heat exchanger 13 and elements such as batteries via the second cooler 75.
  • the heat transfer fluid gains heat energy from the refrigerant fluid at the level of the first bifluid heat exchanger 5.
  • the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54.
  • the heat transfer fluid loses heat energy by heating the internal air flow 100.
  • the heat transfer fluid obstruction flap 310 is open and / or the fifth shut-off valve 53 is open.
  • the fourth stop valve 63 is closed to prevent the passage of the heat transfer fluid in the second circulation line 60.
  • This second heat pump mode is useful for heating the indoor air flow 100 at both the first heat exchanger 9 and the third heat exchanger 54 by absorbing heat energy from the outdoor air flow 200 at level of the second heat exchanger 13 and elements such as the batteries at the level of the second cooler 75.
  • the electric heating element 55 may be in operation in order to provide an additional supply of heat energy to the heat transfer fluid to heat the interior air flow 100.
  • FIG. 10 shows a third heat pump mode in which, at the level of the first refrigerant fluid loop A, the refrigerant fluid circulates successively in:
  • the coolant at the outlet of the first bifluid heat exchanger 5 circulates only in the third heat exchanger 54 of the first circulation pipe 50.
  • the refrigerant fluid at the inlet of the compressor 3 is in the gas phase.
  • the refrigerant fluid undergoes compression as it passes through the compressor 3. Said refrigerant fluid is then said to be at high pressure.
  • the high pressure refrigerant fluid passes through the first bifluid heat exchanger 5 and undergoes a loss of heat energy due to its passage in the liquid phase and the transfer of heat energy to the heat transfer fluid of the second heat transfer fluid loop B.
  • the high pressure refrigerant then loses heat energy while remaining at constant pressure.
  • the high pressure refrigerant then passes through the first internal heat exchanger 19 where it loses heat energy. This heat energy is transferred to the refrigerant at low pressure from the second heat exchanger 13.
  • the high pressure refrigerant fluid then passes into the second internal heat exchanger 19 'where it does not lose heat energy because there is no circulation of low pressure refrigerant fluid in said second internal heat exchanger 19' .
  • the high pressure refrigerant fluid then passes into the first expansion device 7.
  • the refrigerant fluid undergoes a first loss of isenthalpic pressure which causes it to pass into a state of two-phase mixing.
  • the refrigerant is now at an intermediate pressure.
  • the refrigerant then passes through the first heat exchanger 9 where it loses heat energy by heating the internal air flow 100.
  • the refrigerant fluid is redirected to the second cooler 75 of the third bypass line 70.
  • the first shut-off valve 33 of the first bypass line 30 and the second control device. trigger 11 are closed.
  • the coolant passes into the fourth expansion device 77 where it undergoes a second loss of isenthalpic pressure.
  • the refrigerant is now at low pressure.
  • the low-pressure refrigerant then passes through the second cooler 75 where it gains heat energy by absorbing heat energy. The refrigerant thus returns to the gaseous state.
  • the low pressure refrigerant then passes into the first internal heat exchanger 19 where it again gains heat energy from the high pressure refrigerant flowing through the first internal heat exchanger 19.
  • the low pressure refrigerant then returns. to compressor 3.
  • the calorific energy of the high-pressure refrigerant at the outlet of the compressor 3 will also be greater than the calorific energy of the refrigerant when there is no internal heat exchanger.
  • the addition of heat energy to the refrigerant at low pressure at the level of the first internal heat exchanger 19 makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before it enters the compressor 3, in particular when the air conditioning circuit 1 comprises a desiccant bottle 14 disposed downstream of the first bifluid heat exchanger 5.
  • the effect of the first internal heat exchanger 19 is limited because its length is between 50 mm and 120 mm. This size makes it possible to limit the heat exchanges between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure so that the heat energy exchanged makes it possible to limit the proportion of refrigerant in the liquid phase before entering the compressor 3 without however, penalize the efficiency of the heat pump mode.
  • this heat pump mode is to release as much heat energy as possible into the interior air flow 100 in order to heat it up to the level of the first heat exchanger 9.
  • This heat energy comes, in this third heat pump mode, elements such as batteries via the second cooler 75. This makes it possible to use this energy at low temperature, to close the front face to improve the aerodynamic drag of the vehicle and to avoid icing of the front face , in particular the fourth heat exchanger 64.
  • the heat transfer fluid gains heat energy from the refrigerant fluid at the level of the first bifluid heat exchanger 5.
  • the heat transfer fluid circulates in the first circulation pipe 50 and passes through the third heat exchanger 54.
  • the heat transfer fluid loses heat energy by heating the internal air flow 100.
  • the heat transfer fluid obstruction shutter 310 is open and / or the fifth stop valve 53 is open.
  • the fourth stop valve 63 is for its part closed to prevent the passage of the heat transfer fluid into the second circulation line 60.
  • This third heat pump mode is useful for heating the indoor air flow 100 both at the first heat exchanger 9 and at the third heat exchanger 54 by absorbing heat energy from elements such as the batteries at the level of the second cooler 75. This makes it possible to use this energy at low temperature, to close the front face to improve the aerodynamic drag of the vehicle and to prevent icing of the front face, in particular of the fourth heat exchanger 64.
  • the element electric heater 55 may be in operation in order to provide an additional supply of heat energy to the heat transfer fluid to heat the interior air flow 100.
  • the thermal management device can dissipate a greater amount of heat energy from elements such as batteries. This is particularly useful when high cooling power is required, for example when rapidly charging or discharging the batteries of an electric or hybrid vehicle.
  • this third bypass line 70 allows better recovery of heat energy in order to heat the internal air flow 100.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de gestion thermique comportant un circuit de climatisation indirect (1) comportant : - une première boucle de fluide réfrigérant (A) comportant un compresseur (3), un échangeur de chaleur bifluide (5), un premier dispositif de détente (7), un premier échangeur de chaleur (9), un deuxième dispositif de détente (11), un deuxième échangeur de chaleur (13), et - une première conduite de contournement (30), - une deuxième conduite de contournement (40) comportant un troisième dispositif de détente (17) disposé en amont d'un premier refroidisseur (15), - une troisième conduite de contournement (70) comportant un quatrième dispositif de détente (77) et un deuxième refroidisseur (75), - un premier échangeur de chaleur interne (19), - un deuxième échangeur de chaleur interne (19'), - une deuxième boucle de fluide caloporteur (B), l'échangeur de chaleur bifluide (5) étant agencé conjointement d'une part sur la première boucle de fluide réfrigérant (A) en aval du compresseur (3), entre ledit compresseur (3) et le premier dispositif de détente (7), et d'autre part sur la deuxième boucle de fluide caloporteur (B).

Description

Dispositif de gestion thermique de véhicule automobile électrique ou hybride
L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un dispositif de gestion thermique de véhicule automobile électrique ou hybride.
Les véhicules automobiles actuels comportent de plus en plus souvent un dispositif de gestion thermique comportant un circuit de climatisation. Généralement, dans un circuit de climatisation « classique », un fluide réfrigérant passe successivement dans un compresseur, un premier échangeur de chaleur, appelé condenseur, placé en contact avec un flux d'air extérieur au véhicule automobile pour libérer de la chaleur, un dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur, appelé évaporateur, placé en contact avec un flux d'air intérieur du véhicule automobile pour le refroidir.
Il existe également des architectures de circuit de climatisation plus complexes qui permettent d'obtenir un circuit de climatisation inversible, c'est à dire qu'il peut absorber de l'énergie calorifique dans l'air extérieur au niveau du premier échangeur de chaleur, appelé alors évapo- condenseur. L’énergie calorifique peut également être absorbée au niveau de points chauds du véhicule automobile comme par exemple en récupérant de l’énergie calorifique issue d’une ou plusieurs boucles de refroidissement du moteur électrique, de l’électronique de puissance ou bien encore des batteries. Cette solution offre l’avantage d’éviter le givrage de la face avant (évapo- condenseur) et de pouvoir fermer la face avant afin de réduire la traînée du véhicule (et donc d’accroître son autonomie). L’énergie calorifique absorbée est ensuite restituée dans l'habitacle notamment au moyen d'un troisième échangeur de chaleur dédié.
Cela est possible notamment en utilisant un circuit de climatisation indirect. On entend par indirect ici que le circuit de climatisation comporte deux boucles de circulation de deux fluides distincts (comme par exemple un fluide réfrigérant et de l'eau glycolée) afin d'effectuer les différents échanges de chaleur.
Le circuit de climatisation comprend ainsi une première boucle de fluide réfrigérant dans laquelle circule un fluide réfrigérant, une deuxième boucle de fluide caloporteur dans laquelle circule un fluide caloporteur, et un échangeur de chaleur bifluide agencé conjointement sur la première boucle de fluide réfrigérant et sur la deuxième boucle de fluide caloporteur, de façon à permettre les échanges de chaleur entre lesdites boucles. Un tel circuit de climatisation permet une utilisation selon différents modes de fonctionnement.
Dans le cadre d’un véhicule électrique ou hybride, la gestion thermique d’éléments tels que les batteries, les composants électroniques et le moteur électrique est réalisée par une boucle de gestion thermique secondaire. Cependant cette architecture peut ne pas être suffisante pour assurer l’évacuation de la chaleur accumulée dans le fluide réfrigérant dans certains modes, notamment lorsque les batteries ont besoin d’une grande puissance de refroidissement, par exemple lors d’une charge ou d’une décharge rapide. De plus, par temps froid, l’énergie calorifique générée par les éléments tels que les batteries et composants électroniques peut être récupérée afin de participer au chauffage du flux d’air intérieur destiné à l’habitacle.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un dispositif de gestion thermique amélioré permettant la gestion thermique d’éléments tels que les batteries.
La présente invention concerne donc un dispositif de gestion thermique comportant un circuit de climatisation indirect pour véhicule automobile comportant :
- une première boucle de fluide réfrigérant dans laquelle circule un fluide réfrigérant, ladite première boucle de fluide réfrigérant comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un compresseur, un échangeur de chaleur bifluide, un premier dispositif de détente, un premier échangeur de chaleur, un deuxième dispositif de détente, un deuxième échangeur de chaleur étant destiné à être traversé par un flux d'air extérieur au véhicule automobile, et
- une première conduite de contournement du deuxième échangeur de chaleur comportant une première vanne d’arrêt,
- une deuxième conduite de contournement du premier dispositif de détente et du premier échangeur de chaleur, ladite deuxième conduite de contournement comportant un troisième dispositif de détente disposé en amont d’un premier refroidis seur,
- une troisième conduite de contournement du deuxième échangeur de chaleur, ladite troisième conduite de contournement comportant un quatrième dispositif de détente disposé en amont d’un deuxième refroidis seur,
- un premier échangeur de chaleur interne, permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du deuxième échangeur de chaleur ou de la première conduite de contournement,
- un deuxième échangeur de chaleur interne permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en sortie du premier échangeur de chaleur interne et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la première conduite de contournement, - une deuxième boucle de fluide caloporteur dans laquelle circule un fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur bifluide étant agencé conjointement d’une part sur la première boucle de fluide réfrigérant en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le premier dispositif de détente, et d’autre part sur la deuxième boucle de fluide caloporteur.
Selon un aspect de l’invention, le quatrième dispositif de détente est un détendeur électronique ou un détendeur thermostatique dont le bulbe thermo statique est positionné en sortie du deuxième refroidis seur. Dans les deux cas, le détendeur peut être muni d’une fonction d’arrêt de la circulation de fluide réfrigérant.
Selon un autre aspect de l’invention, le quatrième dispositif de détente est un détendeur électronique commandé par une unité de contrôle électronique.
Selon un autre aspect de l’invention, la deuxième boucle de fluide caloporteur comporte :
- l’échangeur de chaleur bifluide,
- une première conduite de circulation de fluide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d'air intérieur au véhicule automobile, et reliant un premier point de jonction disposé en aval de l’échangeur de chaleur bifluide et un deuxième point de jonction disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide,
- une deuxième conduite de circulation de fluide caloporteur comportant un quatrième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d'air extérieur au véhicule automobile, et reliant le premier point de jonction disposé en aval d’échangeur de chaleur bifluide et le deuxième point de jonction disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide, et
- une pompe disposée en aval ou en amont de l’échangeur de chaleur bifluide, entre le premier point de jonction et le deuxième point de jonction.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique est configuré pour fonctionner dans un mode de refroidissement dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la première boucle de fluide réfrigérant successivement dans :
- le compresseur où le fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur,
- le premier échangeur de chaleur interne,
- le deuxième échangeur de chaleur interne,
- une première partie du fluide réfrigérant passe dans la deuxième conduite de contournement, passe dans le troisième dispositif de détente où il subit une perte de pression et passe à basse pression, ledit fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier refroidisseur, la première conduite de contournement et le deuxième échangeur de chaleur interne,
- une deuxième partie du fluide réfrigérant passe dans le premier dispositif de détente, où il subit une première perte de pression et passe à basse intermédiaire, le premier échangeur de chaleur qu’il traverse sans perte de chaleur, la troisième conduite de contournement, le quatrième dispositif de détente où il subit une deuxième perte de pression et passe à basse pression et le deuxième refroidisseur, les deux parties de fluide réfrigérant se rejoignant en amont du premier échangeur de chaleur interne, le fluide réfrigérant traversant ledit premier échangeur de chaleur bifluide avant de retourner au compresseur,
au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur, le fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide circulant dans le quatrième échangeur de chaleur de la deuxième conduite de circulation.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique est configuré pour fonctionner dans un mode de pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la première boucle de fluide réfrigérant successivement dans :
- le compresseur où ledit fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur,
- le premier échangeur de chaleur interne,
- le deuxième échangeur de chaleur interne,
- le premier dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire,
- le premier échangeur de chaleur,
- une première partie du fluide réfrigérant passe par le deuxième dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression et le deuxième échangeur de chaleur,
- une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par la troisième conduite de contournement, le quatrième dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression et le deuxième refroidisseur,
les deux parties de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignant en amont du premier échangeur de chaleur bifluide, le fluide réfrigérant traversant ledit premier échangeur de chaleur bifluide avant de retourner au compresseur,
au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur, le fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur bifluide circulant uniquement dans le troisième échangeur de chaleur de la première conduite de circulation. Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique est configuré pour fonctionner dans un autre mode de pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la première boucle de fluide réfrigérant successivement dans :
- le compresseur où ledit fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur,
- le premier échangeur de chaleur interne,
- le deuxième échangeur de chaleur interne,
- le premier dispositif de détente où ledit fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire,
- le premier échangeur de chaleur,
- le quatrième dispositif de détente de la troisième conduite de contournement où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression,
- le deuxième refroidis seur,
- le premier échangeur de chaleur bifluide avant de retourner au compresseur,
au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur, le fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur bifluide circulant uniquement dans le troisième échangeur de chaleur de la première conduite de circulation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
La figure 1 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un premier mode de réalisation,
La figure 2 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un deuxième mode de réalisation,
La figure 3 montre une représentation schématique d'un circuit de climatisation inversible indirect selon un troisième mode de réalisation,
La figure 4 montre un dispositif de détente selon un mode de réalisation alternatif,
La figure 5 montre une représentation schématique de la deuxième boucle de fluide caloporteur du circuit de climatisation inversible indirect des figures 1 à 3, selon un mode de réalisation alternatif,
La figure 6 montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 2 selon un premier mode de refroidissement,
La figure 7 montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 2 selon un deuxième mode de refroidissement, La figure 8 montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 2 selon un premier mode pompe à chaleur,
La figure 9 montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 2 selon un deuxième mode pompe à chaleur,
La figure 10 montre le circuit de climatisation inversible indirect de la figure 2 selon un troisième mode pompe à chaleur.
Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.
La figure 1 montre un dispositif de gestion thermique comportant un circuit de climatisation indirect 1 pour véhicule automobile. Ce circuit de climatisation indirect 1 comporte notamment :
- une première boucle de fluide réfrigérant A dans laquelle circule un fluide réfrigérant,
- une deuxième boucle de fluide caloporteur B dans laquelle circule un fluide caloporteur, et
- un échangeur de chaleur bifluide 5 agencé conjointement sur la première boucle de fluide réfrigérant A et sur la deuxième boucle de fluide caloporteur B, de façon à permettre les échanges de chaleur entre ladite première boucle de fluide réfrigérant A et ladite deuxième boucle de fluide caloporteur B. La première boucle de fluide réfrigérant A comporte plus particulièrement dans le sens de circulation du fluide réfrigérant :
- un compresseur 3,
- l’échangeur de chaleur bifluide 5, disposé en aval dudit compresseur 3,
- un premier dispositif de détente 7,
- un premier échangeur de chaleur 9 destiné à être traversé par un flux d'air intérieur 100 au véhicule automobile,
- un deuxième dispositif de détente 11,
- un deuxième échangeur de chaleur 13 destiné à être traversé par un flux d'air extérieur 200 au véhicule automobile, et
- une première conduite de contournement 30 du deuxième échangeur de chaleur 13.
Par flux d’air intérieur 100, on entend ici un flux d’air destiné à l’habitacle du véhicule automobile. Le premier échangeur de chaleur 9 peut ainsi être disposé dans un dispositif de chauffage, ventilation et climatisation. Par flux d’air extérieur 200, on entend un flux d’air qui provient de l’extérieur du véhicule automobile. Le deuxième échangeur de chaleur 13 peut ainsi être disposé en face avant du véhicule automobile.
La première conduite de contournement 30 peut relier plus spécifiquement un premier point de raccordement 31 et un deuxième point de raccordement 32.
Le premier point de raccordement 31 est de préférence disposé, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, en aval du premier échangeur de chaleur 9, entre ledit premier échangeur de chaleur 9 et le deuxième échangeur de chaleur 13. Plus particulièrement, et comme illustré sur la figure 1, le premier point de raccordement 31 est disposé entre le premier échangeur de chaleur 9 et le deuxième dispositif de détente 11. Il est cependant tout à fait possible d'imaginer que le premier point de raccordement 31 soit disposé entre le deuxième dispositif de détente 11 et le deuxième échangeur de chaleur 13 du moment que le fluide réfrigérant a la possibilité de contourner ledit deuxième dispositif de détente 11 ou de le traverser sans subir de perte de pression.
Le deuxième point de raccordement 32 est quant à lui de préférence disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 13, entre ledit échangeur de chaleur 13 et le compresseur 3.
Afin de contrôler le passage du fluide réfrigérant au sein de la première conduite de contournement 30 ou non, cette dernière comporte une première vanne d’arrêt 33. Pour que le fluide réfrigérant ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 11 peut notamment comporter une fonction d’arrêt, c’est-à-dire qu’il est apte à bloquer le flux de fluide réfrigérant lorsqu’il est fermé. Une alternative peut être de disposer une vanne d’arrêt entre le deuxième dispositif de détente 11 et le point de raccordement 71.
Une autre alternative, non représentée, peut également être de disposer une vanne trois-voies au niveau du premier point de raccordement 31.
La première boucle de fluide réfrigérant A peut également comporter un clapet antiretour 23 disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 13, entre ledit deuxième échangeur de chaleur 13 et le deuxième point de raccordement 32 afin d’éviter que du fluide réfrigérant issu de la première conduite de contournement 30 ne reflux vers le deuxième échangeur de chaleur 13.
Par vanne d'arrêt, clapet antiretour, vanne trois-voies ou dispositif de détente avec fonction d'arrêt, on entend ici des éléments mécaniques ou électromécaniques pouvant être pilotés par une unité de commande électronique embarquée dans le véhicule automobile.
La première boucle de fluide réfrigérant A comporte également un premier échangeur de chaleur interne 19 (IHX pour « internai heat exchanger ») permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du deuxième échangeur de chaleur 13 ou de la première conduite de contournement 30. Ce premier échangeur de chaleur interne 19 comporte notamment une entrée et une sortie de fluide réfrigérant à basse pression en provenance du deuxième point de raccordement 32, ainsi qu'une entrée et une sortie de fluide réfrigérant à haute pression en provenance de l’échangeur de chaleur bifluide 5.
Par fluide réfrigérant à haute pression, on entend par là un fluide réfrigérant ayant subi une augmentation de pression au niveau du compresseur 3 et qu'il n'a pas encore subi de perte de pression du fait d'un des dispositifs de détente. Par fluide réfrigérant à basse pression, on entend par là un fluide réfrigérant ayant subi une perte de pression et à une pression proche de celle à l’entrée du compresseur 3.
La première boucle de fluide réfrigérant A comporte également un deuxième échangeur de chaleur interne 19' (IHX pour « internai heat exchanger ») permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en sortie du premier échangeur de chaleur interne 19 et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la première conduite de contournement 30. Ce deuxième échangeur de chaleur interne 19' comporte notamment une entrée et une sortie de fluide réfrigérant à basse pression en provenance du premier point de raccordement 31, ainsi qu'une entrée et une sortie de fluide réfrigérant à haute pression en provenance du premier échangeur de chaleur interne 19. Comme illustré sur la figure 1, le côté basse pression du deuxième échangeur de chaleur interne 19’ peut être disposé en aval de la première vanne d’arrêt 33.
Au moins un des premier 19 ou deuxième 19' échangeurs de chaleur interne peut être un échangeur de chaleur coaxial, c'est à dire comportant deux tubes coaxiaux et entre lesquels s'effectuent les échanges de chaleur.
De préférence, le premier échangeur de chaleur interne 19 peut être un échangeur de chaleur interne coaxial d'une longueur comprise entre 50 mm et 120 mm alors que le deuxième échangeur de chaleur interne 19' peut être un échangeur de chaleur interne coaxial d'une longueur comprise entre 200 mm et 700 mm.
La première boucle de fluide réfrigérant A peut également comporter une bouteille déshydratante 14 disposée en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 5, plus précisément entre ledit échangeur de chaleur bifluide 5 et le premier échangeur de chaleur interne 19. Une telle bouteille déshydratante 14 disposée sur le côté haute pression du circuit de climatisation, c'est à dire en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 5 et en amont d'un dispositif de détente, a un encombrement moindre ainsi qu'un coût réduit par rapport à d'autres solutions de séparation de phase comme un accumulateur qui serait disposé du côté basse pression du circuit de climatisation, c'est à dire en amont du compresseur 3, notamment en amont du premier échangeur de chaleur interne 19.
Les premier 7, deuxième 11, troisième 17 et quatrième 77 dispositifs de détente peuvent être des détendeurs électroniques, c'est à dire dont la pression du fluide réfrigérant en sortie est contrôlée par un actionneur qui fixe la section d'ouverture du dispositif de détente, fixant ainsi la pression du fluide en sortie. Un tel détendeur électronique est notamment apte à laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression lorsque ledit dispositif de détente est ouvert complètement.
Selon un mode de réalisation préféré, le premier dispositif de détente 7 est un détendeur
électronique pilotable par une unité de contrôle intégrée au véhicule et le deuxième dispositif de détente 11 est un détendeur thermo statique.
Le deuxième dispositif de détente 11 peut être notamment un détendeur thermostatique intégrant une fonction d'arrêt. Dans ce cas, lesdits premier 7 et deuxième 11 dispositifs de détente peuvent être contournés par une conduite de dérivation A', comportant notamment une vanne d'arrêt 25, comme illustré sur la figure 4. Cette conduite de dérivation A' permet au fluide réfrigérant de contourner lesdits premier 7 et deuxième 11 dispositifs de détente sans qu'il subisse une perte de pression. De préférence, au moins le deuxième dispositif de détente 11 est un détendeur thermostatique comportant une conduite de dérivation A'. Le premier dispositif de détente 7 peut également comporter une fonction d’arrêt ou alors comporter une vanne d’arrêt en aval afin de bloquer ou non le passage du fluide réfrigérant.
La première boucle de fluide réfrigérant A comporte également une deuxième conduite de contournement 40 du premier dispositif de détente 7 et du premier échangeur de chaleur 9. Cette deuxième conduite de contournement 40 comporte un troisième dispositif de détente 17 disposé en amont d’un premier refroidisseur 15. Ce premier refroidisseur 15 peut être agencé conjointement sur une boucle de gestion thermique secondaire. La boucle de gestion thermique secondaire peut plus particulièrement être une boucle dans laquelle circule un fluide caloporteur et reliée à des échangeurs de chaleur ou plaques froides au niveau de batteries et/ou d’éléments électroniques. Le premier refroidisseur 15 peut également être un échangeur de chaleur directement au contact des éléments à refroidir tels que les batteries.
Le troisième dispositif de détente 17 peut être un détendeur électronique, c'est à dire dont la pression du fluide réfrigérant en sortie est contrôlée par un actionneur qui fixe la section d'ouverture du dispositif de détente, fixant ainsi la pression du fluide en sortie. Un tel détendeur électronique est notamment apte à laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression lorsque ledit dispositif de détente est ouvert complètement.
Le troisième dispositif de détente 17 peut également comporter une fonction d’arrêt afin de permettre ou non au fluide réfrigérant de traverser la deuxième conduite de contournement 40. Une alternative est de disposer une vanne d’arrêt sur la deuxième conduite de contournement 40, en amont du troisième dispositif de détente 17.
La deuxième conduite de contournement 40 est connectée d’une part en amont du premier dispositif de détente 7. Cette connexion est réalisée au niveau d’un troisième point de raccordement 41 disposé en amont du premier dispositif de détente 7, entre le deuxième échangeur de chaleur 19’ et ledit premier dispositif de détente 7.
Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 1, la deuxième conduite de contournement 40 est connectée d’autre part sur la première conduite de contournement 30, en amont de la première vanne d’arrêt 33 et du deuxième échangeur de chaleur interne 19’. Cette connexion est réalisée au niveau d’un quatrième point de raccordement 42 disposé entre le premier point de raccordement 31 et la première vanne d’arrêt 33 lorsque celle-ci est disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur interne 19’ comme sur la figure 1. Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 2, la deuxième conduite de
contournement 40 est connectée d’autre part sur la première conduite de contournement 30, en amont du deuxième échangeur de chaleur 19’ et en aval de la première vanne d’arrêt 33. Le quatrième point de raccordement 42 est alors disposé entre la première vanne d’arrêt 33 et le deuxième échangeur de chaleur 19’ lorsque la première vanne d’arrêt 33 est disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur interne 19’ comme sur la figure 2.
La figure 3 montre un troisième mode de réalisation où la deuxième conduite de contournement 40 est connectée d’une part en amont du premier dispositif de détente 7 et d’autre part en aval du deuxième dispositif de détente 19’, entre ledit deuxième dispositif de détente 19’ et le premier échangeur de chaleur interne 19. Le troisième point de raccordement 41 est ainsi également disposé en amont du premier dispositif de détente 7, entre le deuxième échangeur de chaleur 19’ et ledit premier dispositif de détente 7.
Sur l’exemple de la figure 3, le quatrième point de raccordement 42 est disposé en aval de la première conduite de contournement 30, entre le deuxième point de raccordement 32 et le premier échangeur de chaleur interne 19. Cependant il est également tout à fait possible d’imaginer que le quatrième point de raccordement 42 soit disposé sur la première conduite de contournement 30, en aval de la première vanne d’arrêt 33 et du deuxième échangeur de chaleur interne 19’.
La première boucle de fluide réfrigérant A comporte également une troisième conduite de contournement 70. Cette troisième conduite de contournement 70 comporte un quatrième dispositif de détente 77 disposé en amont d’un deuxième refroidisseur 75. Ce deuxième refroidisseur 75 peut lui aussi être agencé conjointement sur une boucle de gestion thermique secondaire. La boucle de gestion thermique secondaire peut plus particulièrement être une boucle dans laquelle circule unfluide caloporteur et reliée à des échangeurs de chaleur ou plaques froides au niveau de batteries et/ou d’éléments électroniques. Le deuxième refroidisseur 75 peut également être un échangeur de chaleur directement au contact des éléments à refroidir tels que les batteries.
Le quatrième dispositif de détente 77 peut également comporter une fonction d’arrêt afin de permettre ou non au fluide réfrigérant de traverser la troisième conduite de contournement 70. Une alternative est de disposer une vanne d’arrêt sur la deuxième conduite de contournement, en amont du quatrième dispositif de détente 77.
Le quatrième dispositif de détente 77 peut être un détendeur thermo statique dont le bulbe thermostatique est positionné en sortie du deuxième refroidissement 75. Le quatrième dispositif de détente 77 peut également être un détendeur électronique commandé par une unité de contrôle électronique.
La troisième conduite de contournement 70 est connectée d’une part en amont du premier dispositif de détente 7. Cette connexion est réalisée au niveau d’un cinquième point de raccordement 71 disposé en amont du premier dispositif de détente 7, entre le premier point de raccordement 31 de la première conduite de contournement 30 et ledit premier dispositif de détente 7. La troisième conduite de contournement 70 est connectée d’autre part en aval du deuxième échangeur de chaleur 13. Cette connexion est réalisée au niveau d’un sixième point de raccordement 72 disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 13, entre ledit deuxième échangeur de chaleur 13 et le deuxième point de raccordement 32 de la première conduite de contournement 30, plus précisément en aval du clapet antiretour 23.
La deuxième boucle de fluide caloporteur B peut comporter quant à elle d’échangeur de chaleur bifluide 5,
- une première conduite de circulation 50 de fluide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur 54 destiné à être traversé par un flux d'air intérieur 100 au véhicule automobile, et reliant un premier point de jonction 61 disposé en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 5 et un deuxième point de jonction 62 disposé en amont de l’échangeur de chaleur bifluide 5,
- une deuxième conduite de circulation 60 de fluide caloporteur comportant un quatrième échangeur de chaleur 64 destiné à être traversé par un flux d'air extérieur 200 au véhicule automobile, et reliant le premier point de jonction 61 disposé en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 5 et le deuxième point de jonction 62 disposé en amont de l’échangeur de chaleur bifluide 5, et
- une pompe 18 disposée en aval ou en amont de l’échangeur de chaleur bifluide 5, entre le premier point de jonction 61 et le deuxième point de jonction 62.
Le circuit de climatisation inversible indirecte 1 comporte au sein de la deuxième boucle de fluide caloporteur B un dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance de l’échangeur de chaleur bifluide 5 vers la première conduite de circulation 50 et/ou vers la deuxième conduite de circulation 60.
Comme illustré sur les figures 1 à 3, ledit dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance de l’échangeur de chaleur bifluide 5 peut notamment comporter une quatrième vanne d'arrêt 63 disposée sur la deuxième conduite de circulation 60 afin de bloquer ou non le fluide caloporteur et de l’empêcher de circuler dans ladite deuxième conduite de circulation 60. Le circuit de climatisation inversible indirect 1 peut également comporter un volet d'obstruction 310 du flux d'air intérieur 100 traversant le troisième échangeur de chaleur 54.
Ce mode de réalisation permet notamment de limiter le nombre de vannes sur la deuxième boucle de fluide caloporteur B et permet ainsi de limiter les coûts de production.
Selon un mode de réalisation alternatif illustré à la figure 5, le dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance de l’échangeur de chaleur bifluide 5 peut notamment comporter :
- une quatrième vanne d'arrêt 63 disposée sur la deuxième conduite de circulation 60 afin de bloquer ou non le fluide caloporteur et de l’empêcher de circuler dans ladite deuxième conduite de circulation 60, et
- une cinquième vanne d'arrêt 53 disposée sur la première conduite de circulation 50 afin de bloquer ou non le fluide caloporteur et l’empêcher de circuler dans ladite première conduite de circulation 50.
La deuxième boucle de fluide caloporteur B peut également comporter un élément électrique chauffant 55 du fluide caloporteur. Ledit élément électrique chauffant 55 est notamment disposé, dans le sens de circulation du fluide caloporteur, en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 5, entre ledit échangeur de chaleur bifluide 5 et le premier point de jonction 61.
La présente invention concerne également différents modes de fonctionnement du circuit de climatisation inversible indirect 1, illustrés aux figures 6 à 10. Sur ces figures 6 à 10, seuls les éléments dans lesquels le fluide réfrigérant et/ou le fluide caloporteur circulent sont représentés. Le sens de circulation du fluide réfrigérant et/ou du fluide caloporteur est représenté par des flèches.
L premier mode de refroidissement :
La figure 6 montre un premier mode de refroidissement dans lequel, au niveau de la première boucle de fluide réfrigérant A, le fluide réfrigérant circule successivement dans :
- le compresseur 3 où le fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide 5, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B,
- le premier échangeur de chaleur interne 19,
- le deuxième échangeur de chaleur interne 19',
- une première partie du fluide réfrigérant passe dans la deuxième conduite de contournement 40, passe dans le troisième dispositif de détente 17 où il subit une perte de pression et passe à basse pression, ledit fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier refroidisseur 15, - une deuxième partie du fluide réfrigérant passe dans le premier dispositif de détente 7, où il subit une perte de pression et passe à basse pression, le premier échangeur de chaleur 9, au niveau duquel il capte de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100 refroidissant ce dernier, et dans la première conduite de contournement 30.
Les deux parties de fluide réfrigérant se rejoignent au niveau de la première conduite de
contournement 30 en amont du deuxième échangeur de chaleur interne 19’ dans l’exemple de la figure 6. Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19', et le premier échangeur de chaleur interne 19 avant de retourner au compresseur 3.
Quel que soit le mode de réalisation de la connexion de la deuxième conduite de contournement 40 illustré par les figures 1 à 3, les deux parties du fluide réfrigérant se rejoignent en amont du premier échangeur de chaleur interne 19. Le fluide réfrigérant passe ainsi au moins par le premier échangeur de chaleur interne 19 avant de rejoindre le compresseur 3.
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le quatrième échangeur de chaleur 64 de la deuxième conduite de circulation 50.
Comme illustré par la figure 6, une portion du fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50 et une autre portion du fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le quatrième échangeur de chaleur 64 de la deuxième conduite de circulation 50. Le volet d'obstruction 310 est fermé de sorte à empêcher le flux d'air intérieur 100 de circuler dans le troisième échangeur de chaleur 54.
Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse. Le fluide réfrigérant subit une compression en passant dans le compresseur 3. Ledit fluide réfrigérant est alors dit à haute pression.
Le fluide réfrigérant à haute pression traverse l’échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d’énergie calorifique du fait de son passage en phase liquide et du transfert de cette énergie calorifique vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B . Le fluide réfrigérant à haute pression perd alors de l'énergie calorifique tout en restant à une pression constante. Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il perd de l'énergie calorifique. Cette énergie calorifique est transférée au fluide réfrigérant à basse pression issu de la première conduite de contournement 30.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19' où il perd de nouveau de l'énergie calorifique. Cette énergie calorifique est transférée au fluide réfrigérant à basse pression traversant la première conduite de contournement 30.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur interne 19’, une première partie du fluide réfrigérant passe dans la deuxième conduite de contournement 40 et une deuxième partie du fluide réfrigérant se dirige vers le premier dispositif de détente 7.
La première partie du fluide réfrigérant passe dans le troisième dispositif de détente 17. Le fluide réfrigérant à haute pression subit une perte de pression isenthalpique et passe dans un état de mélange diphasique. Le fluide réfrigérant est maintenant dit à basse pression.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier refroidisseur 15 où il gagne de l'énergie calorifique au niveau du premier refroidisseur 15. Le fluide réfrigérant repasse à l'état gazeux. A la sortie du premier refroidisseur 15, le fluide réfrigérant rejoint la première conduite de contournement 30. Dans l’exemple illustré à la figure 6, le fluide réfrigérant rejoint la première conduite de contournement 30 en amont de la première vanne d’arrêt 33 et du deuxième échangeur de chaleur interne 19’.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur interne 19’, une deuxième partie du fluide réfrigérant à haute pression passe dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant à haute pression subit une perte de pression isenthalpique et passe dans un état de mélange diphasique. Le fluide réfrigérant est maintenant dit à basse pression.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 9 où il gagne de l'énergie calorifique en refroidissant le flux d'air intérieur 100. Le fluide réfrigérant repasse à l'état gazeux. A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers la première conduite de contournement 30. Afin que le fluide réfrigérant ne passe pas dans le deuxième échangeur de chaleur 13, le deuxième dispositif de détente 11 est fermé. De même, afin que le fluide réfrigérant ne traverse pas dans la troisième conduite de contournement 70 et le deuxième refroidisseur 75, le quatrième dispositif de détente 77 est fermé. Le fluide réfrigérant à basse pression issu à la fois du premier échangeur de chaleur 9 et de la deuxième conduite de contournement 40 passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19' où il gagne de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant à haute pression traversant le deuxième échangeur de chaleur interne 19'.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il gagne de nouveau de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant à haute pression traversant le premier échangeur de chaleur interne 19. Le fluide réfrigérant à basse pression retourne ensuite vers le compresseur 3.
Ce premier mode de refroidissement est utile pour refroidir le flux d'air intérieur 100 ainsi que pour refroidir les éléments tels que des batteries et/ou des éléments électroniques refroidis directement ou indirectement par le premier refroidisseur 15.
Dans ce premier mode de refroidissement, les deux échangeurs de chaleur interne 19 et 19' sont actifs à la fois pour le fluide réfrigérant issu du premier échangeur de chaleur 9 et le fluide réfrigérant traversant la deuxième conduite de contournement 40, et leurs effets s'additionnent. L’utilisation des échangeurs de chaleur interne 19 et 19’ l'un après l'autre, permet de diminuer l’énergie calorifique du fluide réfrigérant en entrée du premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant à l'état liquide en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 est refroidi par le fluide réfrigérant à l'état gazeux et à basse pression sortant du premier échangeur de chaleur 9 et du premier refroidisseur 15. La différence d’énergie calorifique aux bornes de ces deux échangeurs de chaleur augmente sensiblement ce qui permet à la fois, une augmentation de la puissance frigorifique disponible au niveau dudit premier échangeur de chaleur 9 et du premier refroidisseur 15 et cela entraîne donc une amélioration du coefficient de performance (ou COP pour « coefficient of performance »).
De plus, l'ajout d'énergie calorifique au fluide réfrigérant à basse pression au niveau des premier 19 et deuxième 19' échangeurs de chaleur interne permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3, notamment lorsque le circuit de climatisation 1 comporte une bouteille déshydratante 14 disposée en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 5.
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant au niveau de l’échangeur de chaleur bifluide 5. Comme illustré dans l’exemple de la figure 6, une portion du fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur ne perd cependant pas d'énergie calorifique car le volet d'obstruction 310 est refermé et bloque le flux d'air intérieur 100 de sorte qu'il ne traverse pas le troisième échangeur de chaleur 54.
Une autre portion du fluide caloporteur circule dans la deuxième conduite de circulation 60 et traverse le quatrième échangeur de chaleur 64. Le fluide caloporteur perd de l’énergie calorifique au niveau dudit quatrième échangeur de chaleur 64 en la relâchant dans le flux d'air extérieur 200. La quatrième vanne d’arrêt 63 est ouverte pour permettre le passage du fluide caloporteur.
Une solution alternative (non représentée) pour que le fluide caloporteur n'échange pas avec le flux d'air intérieur 100 au niveau du troisième échangeur de chaleur 54, est de munir, comme sur la figure 5, la première conduite de circulation 50 de la cinquième vanne d'arrêt 53 et de la fermer de sorte à empêcher le fluide caloporteur de circuler dans ladite première conduite de circulation 50.
2. deuxième mode de refroidissement :
La figure 7 montre un deuxième mode de refroidissement dans lequel, au niveau de la première boucle de fluide réfrigérant A, le fluide réfrigérant circule successivement dans :
- le compresseur 3 où le fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide 5, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B,
-le premier échangeur de chaleur interne 19,
-le deuxième échangeur de chaleur interne 19',
-une première partie du le fluide réfrigérant passe dans la deuxième conduite de contournement 40, passe dans le troisième dispositif de détente 17 où il subit une perte de pression et passe à basse pression, ledit fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier refroidisseur 15, la première conduite de contournement 30 et le deuxième échangeur de chaleur interne 19’,
- une deuxième partie du fluide réfrigérant passe dans le premier dispositif de détente 7, où il subit une première perte de pression et passe à pression intermédiaire, le premier échangeur de chaleur 9 qu’il traverse sans perte de chaleur, la troisième conduite de contournement 70, le quatrième dispositif de détente 77 où il subit une deuxième perte de pression et passe à basse pression et le deuxième refroidisseur 75.
Les deux parties de fluide réfrigérant se rejoignent en amont du premier échangeur de chaleur interne 19 dans l’exemple de la figure 7. Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 avant de retourner au compresseur 3. Quel que soit le mode de réalisation de la connexion de la deuxième conduite de contournement 40 illustré par les figures 1 à 3, les deux parties du fluide réfrigérant se rejoignent en amont du premier échangeur de chaleur interne 19. Le fluide réfrigérant en provenance du premier refroidisseur 15 passe ainsi au moins par le premier échangeur de chaleur interne 19 avant de rejoindre le compresseur 3.
Par pression intermédiaire, on entend ici une pression située entre la basse pression du fluide réfrigérant lorsqu'il entre dans le compresseur 3 et la haute pression du fluide réfrigérant en sortie dudit compresseur 3.
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le quatrième échangeur de chaleur 64 de la deuxième conduite de circulation 50.
Comme illustré par la figure 7, une portion du fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50 et une autre portion du fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 circule dans le quatrième échangeur de chaleur 64 de la deuxième conduite de circulation 50. Le volet d'obstruction 310 est fermé de sorte à empêcher le flux d'air intérieur 100 de circuler dans le troisième échangeur de chaleur 54.
Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse. Le fluide réfrigérant subit une compression en passant dans le compresseur 3. Ledit fluide réfrigérant est alors dit à haute pression.
Le fluide réfrigérant à haute pression traverse l’échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d’énergie calorifique du fait de son passage en phase liquide et du transfert de cette énergie calorifique vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B . Le fluide réfrigérant à haute pression perd alors de l'énergie calorifique tout en restant à une pression constante.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il perd de l'énergie calorifique. Cette énergie calorifique est transférée au fluide réfrigérant à basse pression issu de la première conduite de contournement 30 et de la troisième conduite de contournement 70. Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19' où il perd de nouveau de l'énergie calorifique. Cette énergie calorifique est transférée au fluide réfrigérant à basse pression traversant la première conduite de contournement 30.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur interne 19’, une première partie du fluide réfrigérant passe dans la deuxième conduite de contournement 40 et une deuxième partie du fluide réfrigérant se dirige vers le premier dispositif de détente 7.
La première partie du fluide réfrigérant passe dans le troisième dispositif de détente 17. Le fluide réfrigérant à haute pression subit une perte de pression isenthalpique et passe dans un état de mélange diphasique. Le fluide réfrigérant est maintenant dit à basse pression.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier refroidisseur 15 où il gagne de l'énergie calorifique. Le fluide réfrigérant repasse à l'état gazeux. A la sortie du premier
refroidisseur 15, le fluide réfrigérant rejoint la première conduite de contournement 30. Dans l’exemple illustré à la figure 7, le fluide réfrigérant rejoint la première conduite de contournement 30 en amont de la première vanne d’arrêt 33 et du deuxième échangeur de chaleur interne 19’.
Le fluide réfrigérant à basse pression issu de la deuxième conduite de contournement 40 passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19' où il gagne de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant à haute pression traversant le deuxième échangeur de chaleur interne 19'.
En sortie du deuxième échangeur de chaleur interne 19’, une deuxième partie du fluide réfrigérant à haute pression passe dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant à haute pression subit une première perte de pression isenthalpique et passe dans un état de mélange diphasique. Le fluide réfrigérant est maintenant dit à pression intermédiaire.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur 9 qu’il traverse sans perte d’énergie calorifique. Pour cela, le flux d’air interne 100 peut être stoppé et ainsi les échanges d’énergie calorifique sont limités au niveau du premier échangeur de chaleur 9. Le fait de faire subir au fluide réfrigérant une première perte de pression permet d’éviter que le fluide réfrigérant traversant le premier échangeur de chaleur 9 soit à haute pression, ce qui pourrait détériorer ledit premier échangeur de chaleur 9.
A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers la troisième conduite de contournement 70. Afin que le fluide réfrigérant ne passe pas dans le deuxième échangeur de chaleur 13 ni dans la première conduite de contournement 30, le deuxième dispositif de détente 11 et la première vanne d’arrêt 33 sont fermés.
Le fluide réfrigérant passe ensuite dans le quatrième dispositif de détente 77 au niveau duquel il subit une deuxième parte de pression et passe à basse pression. Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le deuxième refroidisseur 75 où il gagne de l'énergie calorifique. Le fluide réfrigérant repasse à l'état gazeux.
Les deux parties de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent en amont du premier dispositif de détente 19. Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il gagne de nouveau de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant à haute pression traversant le premier échangeur de chaleur interne 19. Le fluide réfrigérant à basse pression retourne ensuite vers le compresseur 3.
Ce deuxième mode de refroidissement est utile pour refroidir les éléments tels que des batteries et/ou des éléments électroniques refroidis directement ou indirectement par le premier refroidisseur 15. Cela notamment lorsqu’il est nécessaire d’absorber une grande quantité d’énergie calorifique par exemple lors d’une charge ou décharge rapide des batteries.
Dans ce deuxième mode de refroidissement, les deux échangeurs de chaleur interne 19 et 19' sont actifs à la fois pour le fluide réfrigérant issu du premier échangeur de chaleur 9 et le fluide réfrigérant traversant la deuxième conduite de contournement 40, et leurs effets s'additionnent. L’utilisation des échangeurs de chaleur interne 19 et 19’ l'un après l'autre, permet de diminuer l’énergie calorifique du fluide réfrigérant en entrée du premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant à l'état liquide en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 5 est refroidi par le fluide réfrigérant à l'état gazeux et à basse pression sortant du premier refroidisseur 15. La différence d’énergie calorifique aux bornes de ces deux échangeurs de chaleur augmente sensiblement ce qui permet à la fois, une augmentation de la puissance frigorifique disponible au niveau du premier refroidisseur 15 et cela entraîne donc une amélioration du coefficient de performance (ou COP pour « coefficient of performance »).
De plus, l'ajout d'énergie calorifique au fluide réfrigérant à basse pression au niveau des premier 19 et deuxième 19' échangeurs de chaleur interne permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3, notamment lorsque le circuit de climatisation 1 comporte une bouteille déshydratante 14 disposée en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 5. Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant au niveau de l’échangeur de chaleur bifluide 5.
Comme illustré dans l’exemple de la figure 7, une portion du fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur ne perd cependant pas d'énergie calorifique car le volet d'obstruction 310 est refermé et bloque le flux d'air intérieur 100 de sorte qu'il ne traverse pas le troisième échangeur de chaleur 54.
Une autre portion du fluide caloporteur circule dans la deuxième conduite de circulation 60 et traverse le quatrième échangeur de chaleur 64. Le fluide caloporteur perd de l’énergie calorifique au niveau dudit quatrième échangeur de chaleur 64 en la relâchant dans le flux d'air extérieur 200. La quatrième vanne d’arrêt 63 est ouverte pour permettre le passage du fluide caloporteur.
Une solution alternative (non représentée) pour que le fluide caloporteur n'échange pas avec le flux d'air intérieur 100 au niveau du troisième échangeur de chaleur 54, est de munir, comme sur la figure 5, la première conduite de circulation 50 de la cinquième vanne d'arrêt 53 et de la fermer de sorte à empêcher le fluide caloporteur de circuler dans ladite première conduite de circulation 50.
3. premier mode de pompe à chaleur :
La figure 8 montre un premier mode de pompe à chaleur dans lequel, au niveau de la première boucle de fluide réfrigérant A, le fluide réfrigérant circule successivement dans :
- le compresseur 3 où ledit fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide 5, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B,
- le premier échangeur de chaleur interne 19,
- le deuxième échangeur de chaleur interne 19',
- le premier dispositif de détente 7 où ledit fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire,
- le premier échangeur de chaleur 9,
- le deuxième dispositif de détente 11 où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression,
- le deuxième échangeur de chaleur 13 et ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 avant de retourner au compresseur 3.
Le fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur bifluide 5 circule uniquement dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50. Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse. Le fluide réfrigérant subit une compression en passant dans le compresseur 3. Ledit fluide réfrigérant est alors dit à haute pression.
Le fluide réfrigérant à haute pression traverse le premier échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d'énergie calorifique du fait de son passage en phase liquide et du transfert d'énergie calorifique vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B . Le fluide réfrigérant à haute pression perd alors de l'énergie calorifique tout en restant à une pression constante.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il perd de l'énergie calorifique. Cette énergie calorifique est transférée au fluide réfrigérant à basse pression en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19' où il ne perd pas d'énergie calorifique car il n'y a pas de circulation de fluide réfrigérant à basse pression dans ledit deuxième échangeur de chaleur interne 19'.
Comme illustré sur la figure 8, en sortie du deuxième échangeur de chaleur interne 19’, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la deuxième conduite de contournement 40 du fait que le troisième dispositif de détente 17 est fermé.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant subit une première perte de pression isenthalpique ce qui le fait passer dans un état de mélange diphasique. Le fluide réfrigérant est maintenant à une pression intermédiaire.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier échangeur de chaleur 9 où il perd de l'énergie calorifique en réchauffant le flux d'air intérieur 100.
A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 13. Pour cela, la première vanne d’arrêt 33 de la première conduite de contournement 30 et le quatrième dispositif de détente 77 sont fermés. Avant d'arriver au deuxième échangeur de chaleur 13, le fluide réfrigérant passe dans le premier dispositif de détente 11 où il subit une deuxième perte de pression isenthalpique. Le fluide réfrigérant est maintenant à basse pression. Le fluide réfrigérant à basse pression traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 13 où il gagne de l'énergie calorifique en absorbant de l'énergie calorifique du flux d'air extérieur 200. Le fluide réfrigérant repasse ainsi à l'état gazeux.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il gagne de nouveau de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant à haute pression traversant le premier échangeur de chaleur interne 19. Le fluide réfrigérant à basse pression retourne ensuite vers le compresseur 3.
Dans ce premier mode de pompe à chaleur, seul le premier échangeur de chaleur interne 19 est actif. Du fait que l'énergie calorifique du fluide réfrigérant à basse pression en entrée du
compresseur 3 est plus importante, l'énergie calorifique du fluide réfrigérant à haute pression en sortie du compresseur 3 sera elle aussi supérieure à l'énergie calorifique du fluide réfrigérant lorsqu'il n'y a pas d'échangeur de chaleur interne.
De plus, l'ajout d'énergie calorifique au fluide réfrigérant à basse pression au niveau du premier échangeur de chaleur interne 19 permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3, notamment lorsque le circuit de climatisation 1 comporte une bouteille déshydratante 14 disposée en aval du premier échangeur de chaleur bifluide 5. L'effet du premier échangeur de chaleur interne 19 est limité du fait que sa longueur est comprise entre 50 mm et 120 mm. Cette taille permet de limiter les échanges de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression et le fluide réfrigérant à basse pression de sorte que l'énergie calorifique échangée permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3 sans pour autant pénaliser l'efficacité du mode pompe à chaleur. En effet, le but de ce mode pompe à chaleur est de relâcher le plus d'énergie calorifique possible dans le flux d'air intérieur 100 afin de le réchauffer au niveau du premier échangeur de chaleur 9. Cette énergie calorifique vient, dans ce premier mode pompe à chaleur, du flux d’air extérieur 200 par
l’intermédiaire du deuxième échangeur de chaleur 13.
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant au niveau du premier échangeur de chaleur bifluide 5.
Comme illustré sur la figure 8, le fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur perd de l'énergie calorifique en réchauffant le flux d'air intérieur 100. Pour cela, le volet d'obstruction 310 est ouvert et/ou la cinquième vanne d'arrêt 53 est ouverte. La quatrième vanne d’arrêt 63 est quant à elle fermée pour empêcher le passage du fluide caloporteur dans la deuxième conduite de circulation 60. Ce premier mode de pompe à chaleur est utile pour réchauffer le flux d'air intérieur 100 à la fois au niveau du premier échangeur de chaleur 9 et du troisième échangeur de chaleur 54 en absorbant de l'énergie calorifique du flux d'air extérieur 200 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 13.
De plus, l'élément électrique chauffant 55 peut être en fonctionnement afin de fournir un apport supplémentaire d'énergie calorifique au fluide caloporteur pour réchauffer le flux d'air intérieur 100.
4 deuxième mode pompe à chaleur :
La figure 9 montre un deuxième mode de pompe à chaleur dans lequel, au niveau de la première boucle de fluide réfrigérant A, le fluide réfrigérant circule successivement dans :
- le compresseur 3 où ledit fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide 5, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B,
- le premier échangeur de chaleur interne 19,
- le deuxième échangeur de chaleur interne 19',
- le premier dispositif de détente 7 où ledit fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire,
- le premier échangeur de chaleur 9,
- une première partie du fluide réfrigérant passe par le deuxième dispositif de détente 11 où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression et le deuxième échangeur de chaleur 13, une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par la troisième conduite de contournement 70, le quatrième dispositif de détente 77 où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression et le deuxième refroidisseur 75.
Les deux parties de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent en amont du premier échangeur de chaleur bifluide 19. Le fluide réfrigérant traverse ledit premier échangeur de chaleur bifluide 19 avant de retourner au compresseur 3.
Le fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur bifluide 5 circule uniquement dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50.
Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse. Le fluide réfrigérant subit une compression en passant dans le compresseur 3. Ledit fluide réfrigérant est alors dit à haute pression.
Le fluide réfrigérant à haute pression traverse le premier échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d'énergie calorifique du fait de son passage en phase liquide et du transfert d'énergie calorifique vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B . Le fluide réfrigérant à haute pression perd alors de l'énergie calorifique tout en restant à une pression constante.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il perd de l'énergie calorifique. Cette énergie calorifique est transférée au fluide réfrigérant à basse pression en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19' où il ne perd pas d'énergie calorifique car il n'y a pas de circulation de fluide réfrigérant à basse pression dans ledit deuxième échangeur de chaleur interne 19'.
Comme illustré sur la figure 9, en sortie du deuxième échangeur de chaleur interne 19’, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la deuxième conduite de contournement 40 du fait que le troisième dispositif de détente 17 est fermé.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant subit une première perte de pression isenthalpique ce qui le fait passer dans un état de mélange diphasique. Le fluide réfrigérant est maintenant à une pression intermédiaire.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier échangeur de chaleur 9 où il perd de l'énergie calorifique en réchauffant le flux d'air intérieur 100.
A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, une première partie du fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième échangeur de chaleur 13. Pour cela, la première vanne d’arrêt 33 de la première conduite de contournement 30 est fermé. Avant d'arriver au deuxième échangeur de chaleur 13, le fluide réfrigérant passe dans le premier dispositif de détente 11 où il subit une deuxième perte de pression isenthalpique. Le fluide réfrigérant est maintenant à basse pression.
Le fluide réfrigérant à basse pression traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 13 où il gagne de l'énergie calorifique en absorbant de l'énergie calorifique du flux d'air extérieur 200. Le fluide réfrigérant repasse ainsi à l'état gazeux.
A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, une deuxième partie du fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième refroidisseur 75 de la troisième conduite de contournement 70. Pour cela, la première vanne d’arrêt 33 de la première conduite de contournement 30 est fermée. Avant d'arriver au deuxième refroidisseur 75, le fluide réfrigérant passe dans le quatrième dispositif de détente 77 où il subit une deuxième perte de pression isenthalpique. Le fluide réfrigérant est maintenant à basse pression.
Le fluide réfrigérant à basse pression traverse ensuite le deuxième refroidisseur 75 où il gagne de l'énergie calorifique en absorbant de l'énergie calorifique. Le fluide réfrigérant repasse ainsi à l'état gazeux.
Les deux parties du fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent en amont du premier échangeur de chaleur interne 19.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il gagne de nouveau de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant à haute pression traversant le premier échangeur de chaleur interne 19. Le fluide réfrigérant à basse pression retourne ensuite vers le compresseur 3.
Dans ce deuxième mode pompe à chaleur, seul le premier échangeur de chaleur interne 19 est actif. Du fait que l'énergie calorifique du fluide réfrigérant à basse pression en entrée du compresseur 3 est plus importante, l'énergie calorifique du fluide réfrigérant à haute pression en sortie du compresseur 3 sera elle aussi supérieure à l'énergie calorifique du fluide réfrigérant lorsqu'il n'y a pas d'échangeur de chaleur interne.
De plus, l'ajout d'énergie calorifique au fluide réfrigérant à basse pression au niveau du premier échangeur de chaleur interne 19 permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3, notamment lorsque le circuit de climatisation 1 comporte une bouteille déshydratante 14 disposée en aval du premier échangeur de chaleur bifluide 5. L'effet du premier échangeur de chaleur interne 19 est limité du fait que sa longueur est comprise entre 50 mm et 120 mm. Cette taille permet de limiter les échanges de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression et le fluide réfrigérant à basse pression de sorte que l'énergie calorifique échangée permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3 sans pour autant pénaliser l'efficacité du mode pompe à chaleur. En effet, le but de ce mode pompe à chaleur est de relâcher le plus d'énergie calorifique possible dans le flux d'air intérieur 100 afin de le réchauffer au niveau du premier échangeur de chaleur 9. Cette énergie calorifique vient, dans ce deuxième mode pompe à chaleur, du flux d’air extérieur 200 par l’intermédiaire du deuxième échangeur de chaleur 13 et des éléments tels que des batteries par l’intermédiaire du deuxième refroidisseur 75. Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant au niveau du premier échangeur de chaleur bifluide 5.
Comme illustré sur la figure 9, le fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur perd de l'énergie calorifique en réchauffant le flux d'air intérieur 100. Pour cela, le volet d'obstruction 310 est ouvert et/ou la cinquième vanne d'arrêt 53 est ouverte. La quatrième vanne d’arrêt 63 est quant à elle fermée pour empêcher le passage du fluide caloporteur dans la deuxième conduite de circulation 60.
Ce deuxième mode pompe à chaleur est utile pour réchauffer le flux d'air intérieur 100 à la fois au niveau du premier échangeur de chaleur 9 et du troisième échangeur de chaleur 54 en absorbant de l'énergie calorifique du flux d'air extérieur 200 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 13 et des éléments tels que les batteries au niveau du deuxième refroidis seur 75.
De plus, l'élément électrique chauffant 55 peut être en fonctionnement afin de fournir un apport supplémentaire d'énergie calorifique au fluide caloporteur pour réchauffer le flux d'air intérieur 100.
5. troisième mode pompe à chaleur :
La figure 10 montre un troisième mode de pompe à chaleur dans lequel, au niveau de la première boucle de fluide réfrigérant A, le fluide réfrigérant circule successivement dans :
- le compresseur 3 où ledit fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide 5, au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B,
- le premier échangeur de chaleur interne 19,
- le deuxième échangeur de chaleur interne 19',
- le premier dispositif de détente 7 où ledit fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire,
- le premier échangeur de chaleur 9,
- le quatrième dispositif de détente 77 de la troisième conduite de contournement 70 où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression,
- le deuxième refroidis seur 75,
- le premier échangeur de chaleur bifluide 19 avant de retourner au compresseur 3.
Le fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur bifluide 5 circule uniquement dans le troisième échangeur de chaleur 54 de la première conduite de circulation 50. Le fluide réfrigérant à l'entrée du compresseur 3 est en phase gazeuse. Le fluide réfrigérant subit une compression en passant dans le compresseur 3. Ledit fluide réfrigérant est alors dit à haute pression.
Le fluide réfrigérant à haute pression traverse le premier échangeur de chaleur bifluide 5 et subit une perte d'énergie calorifique du fait de son passage en phase liquide et du transfert d'énergie calorifique vers le fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur B . Le fluide réfrigérant à haute pression perd alors de l'énergie calorifique tout en restant à une pression constante.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il perd de l'énergie calorifique. Cette énergie calorifique est transférée au fluide réfrigérant à basse pression en provenance du deuxième échangeur de chaleur 13.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur interne 19' où il ne perd pas d'énergie calorifique car il n'y a pas de circulation de fluide réfrigérant à basse pression dans ledit deuxième échangeur de chaleur interne 19'.
Comme illustré sur la figure 10, en sortie du deuxième échangeur de chaleur interne 19’, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la deuxième conduite de contournement 40 du fait que le troisième dispositif de détente 17 est fermé.
Le fluide réfrigérant à haute pression passe ensuite dans le premier dispositif de détente 7. Le fluide réfrigérant subit une première perte de pression isenthalpique ce qui le fait passer dans un état de mélange diphasique. Le fluide réfrigérant est maintenant à une pression intermédiaire.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier échangeur de chaleur 9 où il perd de l'énergie calorifique en réchauffant le flux d'air intérieur 100.
A la sortie du premier échangeur de chaleur 9, le fluide réfrigérant est redirigé vers le deuxième refroidisseur 75 de la troisième conduite de contournement 70. Pour cela, la première vanne d’arrêt 33 de la première conduite de contournement 30 et le deuxième dispositif de détente 11 sont fermés. Avant d'arriver au deuxième refroidisseur 75, le fluide réfrigérant passe dans le quatrième dispositif de détente 77 où il subit une deuxième perte de pression isenthalpique. Le fluide réfrigérant est maintenant à basse pression. Le fluide réfrigérant à basse pression traverse ensuite le deuxième refroidisseur 75 où il gagne de l'énergie calorifique en absorbant de l'énergie calorifique. Le fluide réfrigérant repasse ainsi à l'état gazeux.
Le fluide réfrigérant à basse pression passe ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 19 où il gagne de nouveau de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant à haute pression traversant le premier échangeur de chaleur interne 19. Le fluide réfrigérant à basse pression retourne ensuite vers le compresseur 3.
Dans ce troisième mode de pompe à chaleur, seul le premier échangeur de chaleur interne 19 est actif. Du fait que l'énergie calorifique du fluide réfrigérant à basse pression en entrée du
compresseur 3 est plus importante, l'énergie calorifique du fluide réfrigérant à haute pression en sortie du compresseur 3 sera elle aussi supérieure à l'énergie calorifique du fluide réfrigérant lorsqu'il n'y a pas d'échangeur de chaleur interne.
De plus, l'ajout d'énergie calorifique au fluide réfrigérant à basse pression au niveau du premier échangeur de chaleur interne 19 permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3, notamment lorsque le circuit de climatisation 1 comporte une bouteille déshydratante 14 disposée en aval du premier échangeur de chaleur bifluide 5. L'effet du premier échangeur de chaleur interne 19 est limité du fait que sa longueur est comprise entre 50 mm et 120 mm. Cette taille permet de limiter les échanges de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression et le fluide réfrigérant à basse pression de sorte que l'énergie calorifique échangée permet de limiter la proportion de fluide réfrigérant en phase liquide avant son entrée dans le compresseur 3 sans pour autant pénaliser l'efficacité du mode pompe à chaleur. En effet, le but de ce mode pompe à chaleur est de relâcher le plus d'énergie calorifique possible dans le flux d'air intérieur 100 afin de le réchauffer au niveau du premier échangeur de chaleur 9. Cette énergie calorifique vient, dans ce troisième mode pompe à chaleur, des éléments tels que des batteries par l’intermédiaire du deuxième refroidisseur 75. Cela permet de valoriser cette énergie à basse température, de fermer la face avant pour améliorer la traînée aérodynamique du véhicule et éviter le givrage de la face avant, notamment du quatrième échangeur de chaleur 64.
Au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur gagne de l'énergie calorifique issue du fluide réfrigérant au niveau du premier échangeur de chaleur bifluide 5.
Comme illustré sur la figure 10, le fluide caloporteur circule dans la première conduite de circulation 50 et traverse le troisième échangeur de chaleur 54. Le fluide caloporteur perd de l'énergie calorifique en réchauffant le flux d'air intérieur 100. Pour cela, le volet d'obstruction 310 est ouvert et/ou la cinquième vanne d'arrêt 53 est ouverte. La quatrième vanne d’arrêt 63 est quant à elle fermée pour empêcher le passage du fluide caloporteur dans la deuxième conduite de circulation 60.
Ce troisième mode pompe à chaleur est utile pour réchauffer le flux d'air intérieur 100 à la fois au niveau du premier échangeur de chaleur 9 et du troisième échangeur de chaleur 54 en absorbant de l'énergie calorifique des éléments tels que les batteries au niveau du deuxième refroidisseur 75. Cela permet de valoriser cette énergie à basse température, de fermer la face avant pour améliorer la traînée aérodynamique du véhicule et éviter le givrage de la face avant, notamment du quatrième échangeur de chaleur 64. De plus, l'élément électrique chauffant 55 peut être en fonctionnement afin de fournir un apport supplémentaire d'énergie calorifique au fluide caloporteur pour réchauffer le flux d'air intérieur 100.
D’autres modes de fonctionnement tels que des modes de dégivrage, de déshumidification ou de refroidissement peuvent également être envisagés avec une telle architecture du circuit de climatisation inversible indirect 1. Ainsi, on voit bien que de par son architecture et notamment de la présence de la troisième conduite de contournement 70, le dispositif de gestion thermique peut dissiper une plus grande quantité d’énergie calorifique issue des éléments tels que des batteries. Cela est particulièrement utile lorsque qu’il est demandé une grande puissance de refroidissement, par exemple lors d’une charge ou décharge rapide des batteries d’un véhicule électrique ou hybride. De plus, cette troisième conduite de contournement 70 permet une meilleure récupération de l’énergie calorifique dans le but de réchauffer le flux d’air interne 100.
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Figure imgf000033_0001

Claims

Revendications
1) Dispositif de gestion thermique comportant un circuit de climatisation indirect (1) pour véhicule automobile comportant :
- une première boucle de fluide réfrigérant (A) dans laquelle circule un fluide réfrigérant, ladite première boucle de fluide réfrigérant (A) comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un compresseur (3), un échangeur de chaleur bifluide (5), un premier dispositif de détente (7), un premier échangeur de chaleur (9), un deuxième dispositif de détente (11), un deuxième échangeur de chaleur (13) étant destiné à être traversé par un flux d'air extérieur (200) au véhicule automobile, et
- une première conduite de contournement (30) du deuxième échangeur de chaleur (13) comportant une première vanne d’arrêt (33),
- une deuxième conduite de contournement (40) du premier dispositif de détente (7) et du premier échangeur de chaleur (9), ladite deuxième conduite de contournement (40) comportant un troisième dispositif de détente (17) disposé en amont d’un premier refroidisseur (15),
- une troisième conduite de contournement (70) du deuxième échangeur de chaleur (13), ladite troisième conduite de contournement (70) comportant un quatrième dispositif de détente (77) disposé en amont d’un deuxième refroidisseur (75),
- un premier échangeur de chaleur interne (19), permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide (5) et le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du deuxième échangeur de chaleur (13) ou de la première conduite de contournement (30),
- un deuxième échangeur de chaleur interne (19') permettant un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en sortie du premier échangeur de chaleur interne (19) et le fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la première conduite de contournement (30),
- une deuxième boucle de fluide caloporteur (B) dans laquelle circule un fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur bifluide (5) étant agencé conjointement d’une part sur la première boucle de fluide réfrigérant (A) en aval du compresseur (3), entre ledit compresseur (3) et le premier dispositif de détente (7), et d’autre part sur la deuxième boucle de fluide caloporteur (B). 2) Dispositif de gestion thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le quatrième dispositif de détente (77) est un détendeur thermostatique dont le bulbe thermostatique est positionné en sortie du deuxième refroidisseur (75).
3) Dispositif de gestion thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le quatrième dispositif de détente (77) est un détendeur électronique commandé par une unité de contrôle électronique.
4) Dispositif de gestion thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième boucle de fluide caloporteur (B) comporte :
- l’échangeur de chaleur bifluide (5),
- une première conduite de circulation (50) de fluide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur (54) destiné à être traversé par un flux d'air intérieur (100) au véhicule automobile, et reliant un premier point de jonction (61) disposé en aval de l’échangeur de chaleur bifluide (5) et un deuxième point de jonction (62) disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide (5),
- une deuxième conduite de circulation (60) de fluide caloporteur comportant un quatrième échangeur de chaleur (64) destiné à être traversé par un flux d'air extérieur (200) au véhicule automobile, et reliant le premier point de jonction (61) disposé en aval d’échangeur de chaleur bifluide (5) et le deuxième point de jonction (62) disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide (5), et
- une pompe (18) disposée en aval ou en amont de l’échangeur de chaleur bifluide (5), entre le premier point de jonction (61) et le deuxième point de jonction (62).
5) Dispositif de gestion thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner dans un mode de refroidissement dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la première boucle de fluide réfrigérant (A) successivement dans :
- le compresseur (3) où le fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide (5), au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur (B),
- le premier échangeur de chaleur interne (19),
- le deuxième échangeur de chaleur interne (19'),
- une première partie du fluide réfrigérant passe dans la deuxième conduite de
contournement (40), passe dans le troisième dispositif de détente (17) où il subit une perte de pression et passe à basse pression, ledit fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier refroidisseur (15), la première conduite de contournement (30) et le deuxième échangeur de chaleur interne (19’),
- une deuxième partie du fluide réfrigérant passe dans le premier dispositif de détente (7), où il subit une première perte de pression et passe à basse intermédiaire, le premier échangeur de chaleur (9) qu’il traverse sans perte de chaleur, la troisième conduite de contournement (70), le quatrième dispositif de détente (77) où il subit une deuxième perte de pression et passe à basse pression et le deuxième refroidisseur (75),
les deux parties de fluide réfrigérant se rejoignant en amont du premier échangeur de chaleur interne (19), le fluide réfrigérant traversant ledit premier échangeur de chaleur bifluide (19) avant de retourner au compresseur (3),
au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur (B), le fluide caloporteur en sortie de l’échangeur de chaleur bifluide (5) circulant dans le quatrième échangeur de chaleur (64) de la deuxième conduite de circulation (50).
6) Dispositif de gestion thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner dans un mode de pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la première boucle de fluide réfrigérant (A) successivement dans :
- le compresseur (3) où ledit fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide (5), au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur (B),
- le premier échangeur de chaleur interne (19),
- le deuxième échangeur de chaleur interne (19'),
- le premier dispositif de détente (7) où ledit fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire,
- le premier échangeur de chaleur (9),
- une première partie du fluide réfrigérant passe par le deuxième dispositif de détente (11) où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression et le deuxième échangeur de chaleur (13),
- une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par la troisième conduite de contournement (70), le quatrième dispositif de détente (77) où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression et le deuxième refroidisseur (75),
les deux parties de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignant en amont du premier échangeur de chaleur bifluide (19), le fluide réfrigérant traversant ledit premier échangeur de chaleur bifluide (19) avant de retourner au compresseur (3),
au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur (B), le fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur bifluide (5) circulant uniquement dans le troisième échangeur de chaleur (54) de la première conduite de circulation (50). 7) Dispositif de gestion thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il est configuré pour fonctionner dans un autre mode de pompe à chaleur dans lequel le fluide réfrigérant circule dans la première boucle de fluide réfrigérant (A) successivement dans :
- le compresseur (3) où ledit fluide réfrigérant passe à haute pression,
- l’échangeur de chaleur bifluide (5), au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de l’énergie calorifique au fluide caloporteur de la deuxième boucle de fluide caloporteur (B),
- le premier échangeur de chaleur interne (19),
- le deuxième échangeur de chaleur interne (19'),
- le premier dispositif de détente (7) où ledit fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire,
- le premier échangeur de chaleur (9),
- le quatrième dispositif de détente (77) de la troisième conduite de contournement (70) où ledit fluide réfrigérant passe à basse pression,
- le deuxième refroidisseur (75),
- le premier échangeur de chaleur bifluide (19) avant de retourner au compresseur (3),
- au niveau de la deuxième boucle de fluide caloporteur (B), le fluide caloporteur en sortie du premier échangeur de chaleur bifluide (5) circulant uniquement dans le troisième échangeur de chaleur (54) de la première conduite de circulation (50).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003031884A2 (fr) * 2001-10-12 2003-04-17 Peugeot Citroën Automobiles S.A. Dispositif de regulation thermique pour vehicule automobile
DE102016110957A1 (de) * 2015-06-22 2016-12-22 Valeo Systemes Thermiques Wärmemanagementvorrichtung
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003031884A2 (fr) * 2001-10-12 2003-04-17 Peugeot Citroën Automobiles S.A. Dispositif de regulation thermique pour vehicule automobile
DE102016110957A1 (de) * 2015-06-22 2016-12-22 Valeo Systemes Thermiques Wärmemanagementvorrichtung
WO2018185412A1 (fr) * 2017-04-05 2018-10-11 Valeo Systemes Thermiques Circuit de climatisation inversible indirect de vehicule automobile et procede de fonctionnement correspondant

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