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WO2021058891A1 - Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile - Google Patents

Systeme de traitement thermique destine a un vehicule automobile Download PDF

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WO2021058891A1
WO2021058891A1 PCT/FR2020/051565 FR2020051565W WO2021058891A1 WO 2021058891 A1 WO2021058891 A1 WO 2021058891A1 FR 2020051565 W FR2020051565 W FR 2020051565W WO 2021058891 A1 WO2021058891 A1 WO 2021058891A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat exchanger
heat
refrigerant
branch
transfer fluid
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2020/051565
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English (en)
Inventor
Mohamed Yahia
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
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Definitions

  • the present invention relates to the field of heat transfer fluid loops operating with a refrigerant fluid circuit.
  • the subject of the invention is a heat treatment system comprising at least one heat transfer fluid loop and a refrigerant fluid circuit.
  • a refrigerant circuit is generally associated with a ventilation, heating and / or air conditioning installation of a vehicle interior to heat treat a flow of air outside the vehicle heading towards the interior. Indeed, such a circuit allows, using changes of state of the refrigerant fluid to heat and / or cool the air flow sent inside the ventilation, heating and / or air conditioning installation. .
  • a heat transfer fluid circuit is generally associated with at least one of the elements of the powertrain of the vehicle to be cooled.
  • the heat transfer fluid being of a different nature from the refrigerant, needs to be cooled in order to be able to heat treat the powertrain.
  • the heat transfer fluid is generally cooled by a flow of air outside the vehicle interior.
  • cooling systems can for example be integrated on vehicles whose traction chain is electric, that is to say that it comprises at least one motor operating at least partially on electric energy and controlled by an electronic box. control.
  • these electric motors are currently supplied electrically by one or more electrical storage devices on board the vehicle. All of these elements do not withstand excessively large temperature changes and should therefore be cooled. We understands that hybrid or electric vehicles require increasingly efficient cooling systems.
  • these cooling systems are most often arranged at least in part on the front face of the vehicles. More exactly, these cooling systems conventionally comprise at least one heat exchanger which is arranged at this front face. In particular in order to optimize the efficiency of the heat treatment system, said heat exchanger can be configured to provide sub-cooling of the liquid refrigerant when it is used as a condenser.
  • the heat transfer fluid loop of said vehicles conventionally comprises at least one radiator, the heat transfer fluid loop and the refrigerant fluid loop being arranged so that at least the heat exchanger is disposed upstream of the radiator with respect to the direction of flow. circulation of the flow of exterior air entering the front of the vehicle.
  • the heat treatment system operates as an air conditioning installation, the flow of outside air is successively involved in heat exchanges with the refrigerant fluid circulating in the heat exchanger, then with the radiator.
  • the present invention falls within this context and aims to solve such a problem by proposing a heat treatment system, the radiator of which is arranged upstream of at least one heat exchanger according to the direction of circulation of the external air flow, the heat exchanger. heat treatment system being able to ensure the sub-cooling of the refrigerant fluid.
  • the present invention thus relates to a heat treatment system intended for a vehicle comprising at least one refrigerant fluid circuit and at least one heat transfer fluid loop; the refrigerant fluid circuit comprising at least a first heat exchanger and a second heat exchanger, the first heat exchanger being configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and a flow of air outside the passenger compartment of the vehicle and the second heat exchanger being configured to implement a heat exchange between the coolant and an interior air flow intended to be sent into the passenger compartment,
  • the heat transfer fluid loop comprising at least one radiator configured to implement heat exchange between the external air flow and the heat transfer fluid
  • the heat treatment system comprising at least one heat exchanger configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid circulating in the circuit and the heat transfer fluid circulating in the loop, the heat treatment system being characterized in that the the heat exchanger is arranged on the refrigerant circuit between the first heat exchanger and the second heat exchanger, the heat exchanger and the radiator being arranged in the heat transfer fluid loop so that the radiator discharges into the flow outside air from the calories captured by the heat exchanger.
  • the heat transfer fluid is advantageously a heat transfer liquid, such as for example a glycol water.
  • the radiator of the heat transfer fluid loop is placed directly upstream of the heat exchanger of the refrigerant circuit according to the direction of circulation of the flow of external air which enters the front face of the vehicle so that the flow of The air heated by heat exchange with the radiator is sent directly to the first heat exchanger.
  • the refrigerant circuit of the heat treatment system according to the invention is configured to operate alternately in heat pump mode, so as to heat the interior air flow before sending it into the passenger compartment, or in air conditioning mode, in order to cool the interior air flow before sending it into the passenger compartment.
  • the first heat exchanger is configured to operate as a condenser or as an evaporator, with respect to the refrigerant fluid.
  • the first heat exchanger is configured to be used as a condenser when the circuit is operating in air conditioning mode and as an evaporator when the circuit is operating in heating mode.
  • the refrigerant circulating in the heat exchanger transfers calories to the flow of outside air and when the circuit operates in heating mode, the refrigerant circulating in the heat exchanger. heat captures calories from the outside air flow.
  • the heat exchanger of the circuit is configured to ensure the sub-cooling of the refrigerant fluid.
  • sub-cooling is understood to mean the lowering of the temperature of the refrigerant fluid below its condensation temperature.
  • the heat exchanger is arranged in the heat transfer fluid loop downstream of the radiator, according to the direction of circulation of the heat transfer fluid in the heat transfer fluid loop.
  • the calories transferred by the coolant into the radiator by heat exchange with the flow of outside air ensure that the coolant enters the heat exchanger at a temperature significantly lower than the temperature of the coolant entering this heat exchanger. heat.
  • the heat exchanger is arranged in the heat transfer fluid loop upstream of the radiator, according to the direction of circulation of the heat transfer fluid in the heat transfer fluid loop.
  • the calories captured by the coolant at the heat exchanger are discharged into the outdoor air flow via the radiator, which ensures a return of the coolant at a temperature significantly lower than the temperature of the coolant entering the heat sink. the heat exchanger.
  • the refrigerant fluid circuit is a closed circuit which comprises at least one main branch on which are arranged at least one compression device, the first heat exchanger, the second heat exchanger and at least one control member. expansion, said primary expansion member, arranged between the heat exchanger and the second heat exchanger, the radiator being arranged upstream of the first heat exchanger in the direction of circulation of the flow of outside air.
  • the second heat exchanger can be configured to perform a function opposite to that of the first heat exchanger.
  • the first heat exchanger when used as a condenser, the second heat exchanger functions as an evaporator and vice versa.
  • the heat exchanger is arranged on the refrigerant circuit between the first heat exchanger and the primary expansion member.
  • the refrigerant fluid circuit comprises a secondary branch which extends between a first point of divergence, comprised between the heat exchanger and the second heat exchanger, and a first point of convergence, comprised between the second heat exchanger and the compression device, the secondary branch comprising at least one secondary expansion member and a secondary heat exchanger thermally coupled to an electrical storage device of the vehicle.
  • thermally coupled is meant the fact that the secondary heat exchanger is configured to allow direct or indirect cooling of the electrical storage device.
  • the secondary heat exchanger can be configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and the electrical storage device, the latter then being arranged in contact with this. secondary heat exchanger.
  • the heat exchanger can be configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid included in a second loop of the heat treatment system, the second loop comprising this electrical storage device.
  • the term “secondary” is here associated with the location of the so-called “secondary” elements on the secondary branch of the circuit.
  • the refrigerant circuit thus comprises at least one point of divergence, called the first point of convergence, located between the secondary branch and the main branch, and at least one point of convergence, called the first point of convergence, located between these same secondary branch. and main branch, so that the secondary heat exchanger is arranged in parallel with the second heat exchanger.
  • the first point of divergence is arranged between the heat exchanger and the second heat exchanger, more particularly between the heat exchanger and the primary expansion member, while the first point of convergence is positioned between the second exchanger thermal and compression device.
  • the heat treatment system can be configured so as to ensure the simultaneous circulation of the refrigerant fluid in:
  • the coolant circuit comprises a tertiary branch which branches off the coolant from the branch the main branch between the heat exchanger and the primary expansion member and brings it to the main branch in a second point of convergence located downstream of the compression device, between the compression device and the first heat exchanger, the tertiary branch comprising at least one tertiary expansion member.
  • the tertiary branch can provide such a bifurcation at the level of the first point of divergence of the secondary branch and of the main branch.
  • the point of divergence of the main branch and / or of the secondary branch and / or of the tertiary branch can be replaced by a valve, for example a three-way valve.
  • the heat treatment system thus comprises at least two points of convergence, the first point of convergence connecting the secondary branch to the main branch, and a second point of convergence connecting the tertiary branch to the main branch, the compression device being interposed between the first point of convergence and the second point of convergence.
  • the tertiary branch may, depending on the operating mode of the refrigerant circuit, make it possible to bypass the second heat exchanger and send the refrigerant fluid leaving the heat exchanger to the first heat exchanger without the latter circulating at through the second heat exchanger and the compression device.
  • This bypass can in particular be carried out when the circuit is operating in heating mode in order to send a flow of hot air into the vehicle interior, via the heat transfer fluid loop.
  • this tertiary branch allows on the one hand the heat treatment system to operate alternately in heating mode or in air conditioning mode depending on the demand of the occupants of the vehicle interior and on the other hand to prevent that, when the circuit operates in heating mode, the refrigerant does not unnecessarily pass into the second heat exchanger.
  • the heat treatment system is thus configured so that the refrigerant fluid circulates in the same direction of circulation in the first heat exchanger, independently of the operating mode of the refrigerant fluid circuit, that is, regardless of whether the first heat exchanger is used as a condenser or as an evaporator.
  • the refrigerant circuit can comprise a tertiary branch which branches off the refrigerant fluid from the main branch between the heat exchanger and the primary expansion member and brings it to the main branch in a second point of convergence located downstream of the first heat exchanger, between this first heat exchanger and the heat exchanger, the tertiary branch comprising at least one tertiary relaxation.
  • the tertiary branch of the heat treatment system of the present embodiment may, depending on the operating mode of the refrigerant circuit, allow bypassing the second heat exchanger and send the outgoing refrigerant fluid. from the heat exchanger to the first heat exchanger without it circulating in the second heat exchanger.
  • the tertiary branch can provide such a bifurcation at the level of the first point of divergence of the secondary branch and of the main branch.
  • Such an alternative architecture of the heat treatment system ensures that the refrigerant fluid circulates in opposite directions of flow at the level of the first heat exchanger depending on whether the refrigerant circuit operates in air conditioning mode or in heating mode, that is to say depending on whether the first heat exchanger is used as a condenser or as an evaporator respectively and therefore depending on whether the refrigerant fluid enters the first heat exchanger in the gaseous state or in the liquid state.
  • the gaseous or essentially gaseous refrigerant fluid can enter the first heat exchanger at a first end of the first heat exchanger while when the circuit is operating. in heating mode, the refrigerant circuit, at least partly liquid, can enter the first heat exchanger at a second end, opposite to the first end.
  • the refrigerant circuit can include a bypass branch which diverges from the main branch downstream of the compression device, between this compression device and the first heat exchanger.
  • the bypass branch having a point of connection with said main branch located between the first heat exchanger and the heat exchanger, downstream of the first heat exchanger and of a non-return valve.
  • a non-return valve is arranged between the point of connection with the main branch located between the first heat exchanger and the heat exchanger and a second point divergence located between the first heat exchanger and the heat exchanger.
  • the branch branch branches off from the main branch at a point called the branch point.
  • the main branch and / or the bypass branch include at least one refrigerant fluid flow regulator arranged between the compression device and the first heat exchanger.
  • the refrigerant flow regulators can be valves. It is understood that these refrigerant fluid flow regulators make it possible to selectively direct the refrigerant fluid to the main branch or to the bypass branch by allowing and preventing the circulation of this refrigerant fluid in one or the other of these. branches.
  • the heat treatment system can include a three-way valve installed at the bifurcation point.
  • bypass branch associated with the refrigerant flow rate regulators can make it possible to bypass or not the first heat exchanger depending on whether it is necessary to send a hot air flow or a hot air flow. cold air respectively in the vehicle interior.
  • this bypass branch allows the heat treatment system to operate alternately in heating pump mode or in air conditioning mode according to demand.
  • the heat transfer fluid loop is a closed loop which comprises at least one main line, on which are at least arranged the radiator, the heat exchanger and a member for circulating the heat transfer fluid, and at least a bypass line which diverges from the main line between the heat transfer fluid circulation member and the radiator, the bypass line having a junction point with said main line arranged between the radiator and the heat exchanger.
  • the bypass line comprises at least one unit heater configured to implement a heat exchange between the coolant and the air flow. interior.
  • the heat treatment system can comprise at least one three-way valve configured to control the circulation of the heat transfer fluid towards the main line and / or the bypass line of the heat transfer fluid loop.
  • the heat transfer fluid loop can comprise a third point of divergence associated with at least two flow regulating members, for example valves, respectively arranged on the main line and the bypass line.
  • the bypass line makes it possible in particular to bypass the air heater so that, depending on whether the refrigerant circuit implements the air conditioning mode or the heating mode, the bypass line respectively ensures the bypass of the air heater or the passage of the heat transfer fluid through it.
  • the heat transfer fluid loop comprises at least one additional heat transfer fluid circulation line which comprises at least one heat exchanger dedicated to the heat treatment of at least one element of the electric traction chain of the motor vehicle. .
  • the additional line of the heat transfer fluid loop can be intended for cooling at least one electric motor of the vehicle and / or a control module of this electric motor via a heat exchanger coupled to any of these components.
  • the heat treatment system may further include an internal heat exchanger arranged between two distinct portions of the refrigerant fluid circuit, in particular a first portion, included between the compression device and the primary expansion member, at the level of which the refrigerant fluid is subjected to a high pressure and a second portion of the refrigerant fluid circuit, between the primary expansion member and the compression device, in which the refrigerant fluid is subjected to a low pressure, less than the high pressure.
  • an internal heat exchanger arranged between two distinct portions of the refrigerant fluid circuit, in particular a first portion, included between the compression device and the primary expansion member, at the level of which the refrigerant fluid is subjected to a high pressure and a second portion of the refrigerant fluid circuit, between the primary expansion member and the compression device, in which the refrigerant fluid is subjected to a low pressure, less than the high pressure.
  • this internal heat exchanger makes it possible, on the one hand, to heat the refrigerant fluid upstream of the compression device so that this refrigerant fluid is exclusively in gaseous form when it reaches an inlet of the compressor. compression device and on the other hand to cool the refrigerant upstream of the primary expansion member so that the pressure drop operated by this expansion member is facilitated.
  • the overall efficiency of the refrigerant fluid circuit is thus improved in the presence of this internal heat exchanger.
  • An object of the present invention also relates to a motor vehicle comprising at least one heat treatment system as described above.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a heat treatment system according to the present invention, this heat treatment system comprising at least one refrigerant circuit and a loop of a heat transfer fluid;
  • Figure 2 schematically illustrates a first example of the operation of the heat treatment system shown in Figure i in which the refrigerant circuit operates in passenger compartment cooling mode;
  • Figure 3 schematically illustrates a second example of operation of the heat treatment system shown in Figure 1 in which the refrigerant circuit operates in cooling mode of an electrical storage member of the vehicle;
  • Figure 4 schematically illustrates the heat treatment system shown in Figure 1 according to a third example of operation in which the refrigerant circuit operates in passenger compartment heating mode;
  • Figure 5 schematically illustrates the heat treatment system shown in Figure 1 according to a fourth example of operation in which the refrigerant circuit operates in passenger compartment heating and heat recovery mode;
  • FIG. 6 schematically illustrates the heat treatment system shown in FIG. 1 according to a fifth example of operation in which the refrigerant circuit operates in a first mode of demisting the passenger compartment
  • FIG. 7 schematically illustrates the heat treatment system shown in FIG. 1 according to a sixth example of operation in which the refrigerant circuit operates in a second mode of demisting the passenger compartment;
  • Figure 8 is a schematic representation of a heat treatment system according to the present invention made according to an alternative embodiment
  • FIG 9 schematically illustrates the alternative heat treatment system shown in Figure 8 according to the third example of operation in which the refrigerant circuit operates in passenger compartment heating mode.
  • FIG. 1 schematically illustrates a heat treatment system 1 of several functions of a motor vehicle, among which there is at least one installation for ventilation, heating and / or air conditioning of the passenger compartment 40, an electrical storage device 9 and at least part of an electric traction chain of the vehicle.
  • the heat treatment system 1 comprises a heat transfer fluid loop 2, for example glycol water, and a refrigerant fluid circuit 3 which is intended in particular for the heat treatment of a vehicle interior.
  • a heat transfer fluid loop 2 for example glycol water
  • a refrigerant fluid circuit 3 which is intended in particular for the heat treatment of a vehicle interior.
  • upstream refers to a direction of flow Si of the heat transfer fluid in the heat transfer fluid loop 2 or to a direction of flow S 2 of the refrigerant fluid in the refrigerant fluid circuit 3 or of a flow direction S3 of a flow of air from outside the passenger compartment.
  • the refrigerant fluid circuit 3 consists of a closed circuit which comprises at least one main branch 310 on which are arranged a compression device 4, intended to raise the pressure of the refrigerant fluid, at least a first heat exchanger 5 configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and the air flow outside the passenger compartment, at least one expansion member 6, called the primary expansion member 61, intended to reduce the pressure of the refrigerant fluid, and at least a second heat exchanger 7 intended to heat treat an interior air flow FA2, distinct from the exterior air flow FAi, and which is intended to be sent into the vehicle interior.
  • a compression device 4 intended to raise the pressure of the refrigerant fluid
  • at least a first heat exchanger 5 configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid and the air flow outside the passenger compartment
  • at least one expansion member 6, called the primary expansion member 61 intended to reduce the pressure of the refrigerant fluid
  • at least a second heat exchanger 7 intended to heat treat an interior air flow FA2, distinct from the exterior air flow FA
  • the heat transfer fluid loop 2 consists of a closed loop comprising a circulation member 21 of the heat transfer fluid, such as a pump, and at least one radiator 22 configured to implement a heat exchange between the flow of outside air. FAi to the passenger compartment and the heat transfer fluid.
  • the radiator 22 of the heat transfer fluid loop 2 and the first heat exchanger 5 of the refrigerant fluid circuit 3 are exposed to the external air flow FAi, the radiator 22 being arranged upstream of the first heat exchanger 5 according to the direction of circulation S3 of the external air flow FAi.
  • the radiator 22 and the first heat exchanger 5 are arranged on the front face of the vehicle, but they could also be installed on a roof of the vehicle, in a rear wing and in general in all areas of the vehicle which can be swept. by the external air flow FAi.
  • the first heat exchanger 5 is configured to be used as a condenser or as an evaporator depending on the operating mode of the refrigerant fluid circuit 3 operated, that is to say an air conditioning mode or a heating mode.
  • the refrigerant fluid which circulates in this first heat exchanger 5 has different states. Indeed, when the refrigerant fluid circuit 3 operates in air conditioning mode, the first heat exchanger 5 operates as a condenser, that is to say the refrigerant fluid enters this first heat exchanger 5 in the gaseous state, is cooled by heat exchange with the external air flow FAi and comes out in the liquid state. Conversely, when the refrigerant circuit 3 operates in heating mode, the first heat exchanger 5 is used as an evaporator.
  • the refrigerant enters the first heat exchanger 5 in the two-phase state, that is to say in the form of a liquid / gas mixture, and leaves it in the gaseous state.
  • the refrigerant fluid when the circuit operates in air conditioning mode, the refrigerant fluid is configured to transfer calories to the external air flow FAi passing through the first heat exchanger 5 and when the refrigerant circuit 3 operates in heating mode, the refrigerant fluid is configured to capture calories from the external air flow FAi which passes through the first heat exchanger 5.
  • the external air flow FAi first circulates through the radiator 22 and captures the calories of the fluid. coolant circulating in the radiator 22. The external air flow FAi leaving the radiator 22, heated, is then directly brought to the first heat exchanger 5 where it captures the calories of the cooler, hotter. The refrigerant fluid circulating in the first heat exchanger 5 is then condensed.
  • the heat treatment system 1 comprises a heat exchanger 8 configured to implement a heat exchange between the refrigerant fluid circulating in the refrigerant fluid circuit 3 and the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid loop 2.
  • the heat exchanger 8 can be used as a sub-cooler or as a condenser, depending on the mode of operation envisaged. It will be understood that this heat exchanger 8 forms an interface between the refrigerant fluid circuit 3 and the heat transfer fluid loop 2 dedicated to the transfer of calories between these two fluids.
  • the heat exchanger 8 is arranged between the first heat exchanger 5 and the primary expansion member 61, downstream of the first heat exchanger 5. In other words, the heat exchanger 8 is interposed between the first heat exchanger 5 and the second heat exchanger 7 of the refrigerant fluid circuit 3.
  • the heat exchanger 8 is arranged in the heat transfer fluid loop 2 so that the heat exchanger 8 is disposed upstream of the radiator 22 in the direction of flow Si of the heat transfer fluid.
  • the refrigerant which enters the heat exchanger 8 can thus discharge its calories into the coolant, which then allows the radiator 22 to dissipate these calories in the air flow FAi outside the vehicle.
  • the refrigerant fluid circulates in a first pass 81 of the heat exchanger 8, while the coolant circulates in a second pass 82 of this same heat exchanger 8.
  • the coolant present in the second pass 82 is heated by heat exchange with the refrigerant fluid present in the first pass 81 of the heat exchanger 8.
  • the heat exchanger 8 is arranged downstream of the radiator 22 in the direction of circulation Si of the heat transfer fluid, so that the refrigerant entering the heat exchanger 8 is cooled beforehand by the heat transfer fluid. heat exchange carried out in the radiator 22, between the heat transfer fluid and the flow of outside air. Thus, the heat transfer fluid, cooled beforehand by heat exchange with the external air flow FAi, is brought to the second pass 82 of the heat exchanger 8 in order to perform a second heat exchange with the refrigerant fluid circulating in a first pass 81 of this same heat exchanger 8.
  • the refrigerant fluid circuit 3 as illustrated in FIG. 1 thus comprises the main branch 310 on which are successively arranged, according to the direction of circulation S2 of the refrigerant fluid, the compression device 4, the first heat exchanger 5, the heat exchanger 8, the primary expansion member 61 and the second heat exchanger 7.
  • the refrigerant, circulating in a first portion 501 of the refrigerant circuit 2 between the compression device 4 and the primary expansion member 61 is subjected to a high pressure, while the refrigerant fluid circulating in a second portion 502 of the circuit between the primary expansion member 61 and the compression device 4 is subjected to a low pressure, lower than the high pressure.
  • the refrigerant fluid circuit 3 of the heat treatment system 1 comprises an internal heat exchanger 31.
  • This internal heat exchanger 31 makes it possible to recover calories from a portion of the refrigerant circuit 3, here the first portion 501, for them. exchange with another portion of this same circuit, here the second portion 502, so as to reduce the power consumed by the compression device 4 and overall increase the performance of the refrigerant circuit.
  • the internal heat exchanger 31 is thus placed between two pipes exhibiting a temperature differential between them.
  • a first pipe 302, called high pressure and high temperature and a second pipe 303, called low pressure and low temperature, which respectively comprise a first part 318 of the internal heat exchanger 31 in which the refrigerant circulates at high pressure and high temperature and a second part 319 in in which the refrigerant circulates at a lower pressure and a lower temperature.
  • the low temperature refrigerant fluid being colder than the higher pressure refrigerant fluid, it is understood that the internal heat exchanger 31 allows heat exchange between its two parts 318, 319, and therefore between the two pipes 302, 303 of the circuit. 3 of refrigerant fluid on which these parts are arranged.
  • the first part 318 of the internal heat exchanger 31 is arranged between the heat exchanger 8 and the primary expansion member 61 and the second part 319 of this internal heat exchanger 31 is arranged between the second heat exchanger 7 and the compression device 4.
  • the internal heat exchanger 31 allows the heating of the refrigerant fluid upstream of the compression device 4 so that this refrigerant fluid arrives in this compression device 4 in the gaseous state.
  • the heat exchange implemented between the first part 318 of the internal heat exchanger 31 and the second part 319 of the internal heat exchanger is schematically represented by the dotted line 100.
  • the main branch 310 of the refrigerant fluid circuit 3 comprises an accumulation device 32 arranged between the second heat exchanger 7 and the second part 319 of the internal heat exchanger 31, upstream of the compression device 4.
  • the accumulation device 32 makes it possible to accumulate a liquid phase of the refrigerant fluid so as to guarantee that only a gaseous phase of the refrigerant fluid goes towards the compression device 4. Also, the accumulation device 32 makes it possible to manage the quantity of refrigerant fluid circulating in the compression device.
  • the refrigerant fluid circuit 3 comprises a secondary branch 320 which diverges from the main branch 310 at a point of divergence, called the first point of divergence 311, located between the first part 318 of the internal heat exchanger 31 and the expansion member. primary 61 and which joins the main branch 310 at a first point of convergence 312 located between the second heat exchanger 7 and the storage device 32.
  • the secondary branch 320 successively comprises, according to the direction of flow S2 of the coolant, a secondary expansion member 321 and a heat exchanger secondary 322 thermally coupled to an electrical storage device 9 of the vehicle configured to supply electric power to at least one element of the electric traction chain of said vehicle.
  • the secondary heat exchanger 322 is thus arranged in parallel with the second heat exchanger 7, from the point of view of the refrigerant fluid.
  • the electrical storage device 9 is arranged near, or advantageously in thermal contact, the secondary heat exchanger 322 and that the latter is configured to implement a heat exchange between the refrigerant circulating in the secondary branch 320 and a second heat transfer fluid loop 10 comprising the electrical storage device 9 and configured to ensure cooling.
  • the heat transfer fluid present in this second loop 10 is circulated by a circulator 110.
  • the refrigerant fluid circuit 3 further comprises a tertiary branch 330 which diverges from the main branch 310 at the level of the first point of divergence 311 and which joins the main branch 310 between the compression device 4 and the first heat exchanger 5, at the level a second point of convergence 313.
  • the tertiary branch 330 makes it possible to bypass the second heat exchanger 7 and to send the refrigerant fluid leaving the heat exchanger 8 to the first heat exchanger 5. This bypass can in particular be put into operation. works when the circuit is operating in heating mode in order to send a flow of hot air into the vehicle interior.
  • the refrigerant fluid circuit 3 also comprises a quaternary branch 340 which diverges from the main branch 310 at a second point of divergence 314, located between the first heat exchanger 5 and the heat exchanger 8 and which joins the main branch 310 at the level of the first point of convergence 312.
  • the quaternary branch 340 allows the second heat exchanger 7 to be bypassed, in particular when the refrigerant fluid circuit 3 operates in heating mode.
  • the quaternary branch 340 may comprise at least one member 12 for regulating the flow of refrigerant fluid configured to direct the refrigerant to the main branch 310 or to the quaternary branch 340.
  • the refrigerant circuit 3 comprises a branch of branch 350 which diverges from the main branch 310 at a bifurcation point 315, between the compression device 4 and the first heat exchanger 5, and which joins the main branch 310 at a connection point 316, located between the first heat exchanger 5 and the heat exchanger 8.
  • the main branch 310 comprises at least a first regulator 121 of the flow of refrigerant fluid arranged between the compression device 4 and the first heat exchanger 5, while the bypass branch 350 comprises at least one second regulator 122 of the flow of refrigerant fluid arranged between the compression device 4 and the connection point 316, said regulating members 12, 121, 122 of the flow of refrigerant fluid making it possible to selectively direct the refrigerant to the main branch 310 or to the bypass branch 350 by authorizing and prohibiting the circulation of this refrigerant fluid in one or the other of these branches.
  • said regulators 12, 121, 122 of the flow of refrigerant fluid can be two-way valves or a single three-way valve installed at the bifurcation point 315.
  • the bypass branch 350 associated with the regulating members 12, 121, 122 of the flow of refrigerant fluid can in particular make it possible to bypass the first heat exchanger 5, in particular when the refrigerant circuit 3 is operating in heating mode and it is necessary to '' send a flow of hot air into the vehicle interior.
  • the main branch 310 comprises at least one non-return valve 33 located between the first heat exchanger 5 and the connection point 316 and configured to impede the circulation of the refrigerant fluid coming from the bypass branch 350 towards the first heat exchanger 5, and allow the circulation of coolant between the second point of divergence 314 and the connection point 316.
  • the loop 2 of heat transfer fluid comprises a main line 210 on which are successively arranged, according to the direction of flow If the heat transfer fluid, at least the circulation device 21 of the heat transfer fluid, the heat exchanger 8 and the radiator 22.
  • the heat transfer fluid loop 2 further comprises a bypass line 220 which diverges from the main line 210 between the circulation member 21 and the radiator 22, upstream of the circulation member, and which joins it. at a junction point 201 located between the radiator 22 and the heat exchanger 8.
  • the bypass line 220 bypasses the radiator 22.
  • the heat transfer fluid loop 2 comprises in particular a three-way valve 202 in order to selectively ensure the circulation of the heat transfer fluid along the main line 210 and / or of the bypass line 220.
  • the bypass line 220 comprises an air heater 23 configured to implement a heat exchange between the coolant and the internal air flow FA2.
  • the heat transfer fluid loop 2 may comprise at least one electric heating device 24 of the heat transfer fluid arranged upstream of the air heater, according to the direction of circulation Si of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid loop 2 finally comprises an additional line 230 which comprises at least one means 231 for circulating the heat transfer fluid in this line, such as a pump, and a heat exchanger 232 intended for the heat treatment of at least one. element of the electric traction chain of the vehicle, for example an electric motor and / or a control module for this electric motor.
  • the additional line 230 diverges and converges from the main line 210 of the heat transfer fluid loop 2 on either side of the radiator 22 respectively, the circulation of the heat transfer fluid along the additional line 230 being, by way of example, controlled by a three-way valve 203 or, alternatively, by a plurality of means for regulating the flow rate of the heat transfer fluid, not shown.
  • the additional line 230 is intended for the heat treatment of the element of the electric traction chain of the vehicle, for example an electric motor and / or a control module of this electric motor, and is arranged in order, for example, to operate a heat exchange between the heat transfer fluid circulating in the additional line 230 and the flow of air FAi outside the vehicle interior.
  • the external air flow FAi can ensure the cooling of the heat transfer fluid which can then collect via the heat exchanger 232 heat emitted by the element of the traction chain thermally.
  • FIG. 1 also shows a ventilation, heating and / or air conditioning installation 40 which comprises a housing 41 delimiting an internal volume.
  • the internal air flow FA2 is channeled through this housing 41 before being sent into the passenger compartment of the vehicle.
  • the housing accommodates the second heat exchanger 7 and the air heater 23.
  • the ventilation, heating and / or air conditioning installation 40 also includes a fan 42 responsible for setting in motion the internal air flow FA2 in the air conditioning unit. housing 41, as well as mixing or distribution flaps generally designated by the reference 43.
  • FIGS. 2 to 7 represent different examples of the operation of the heat treatment system 1 as explained previously in FIG. 1.
  • the solid lines represent pipes of the heat treatment system 1 in which the refrigerant fluid or the fluid coolant circulate
  • the dotted lines represent pipes of the heat treatment system 1 in which neither the coolant nor the coolant circulate.
  • the external air flow FAi, the internal air flow FA2 and its direction of circulation S3, a direction of circulation Si of the heat transfer fluid in the heat transfer fluid loop 2 and a direction of circulation S2 of the refrigerant fluid in the circuit 3 refrigerant are also shown schematically in the various Figures 1 to 9.
  • the flow regulating members or means are for their part shown full when they block the circulation of the fluid concerned, and hollowed out when they allow said circulation.
  • FIG. 2 thus illustrates a first example of the operation of the heat treatment system 1 in which the refrigerant fluid circuit 3 is configured to operate in air conditioning mode, that is to say that it is configured to cool the flow of interior air FA2 before it is sent to
  • the secondary branch 320, the tertiary branch 330 and the quaternary branch 340 are not traversed by the refrigerant fluid.
  • the circulation of the refrigerant fluid can be impeded by at least one of the expansion members 6 and / or one of the regulating members 12 of the refrigerant circuit included in the corresponding branches.
  • the bypass branch 350 is defined for the circulation of the refrigerant fluid.
  • the refrigerant fluid leaves the compression device 4 under high pressure, at high temperature and in the gaseous state.
  • the refrigerant fluid arrives at the bifurcation point 315 where the combination of the closing of the second regulator 122 and the opening of the first regulator 121 prevents the circulation of the refrigerant in the bypass branch 350.
  • the refrigerant fluid circulates in the main branch 310 towards the first heat exchanger 5 which operates as a condenser.
  • the refrigerant thus arrives at the first heat exchanger 5 in the gaseous state and at a temperature above the temperature of the outside air flow FAi and transfers its calories to the outside air flow FAi.
  • the refrigerant thus cooled thus leaves the first heat exchanger 5 mainly in the liquid state.
  • the refrigerant fluid is then brought to the level of the connection point 316 then to the heat exchanger 8.
  • the refrigerant fluid then circulates in the first pass 81 of the heat exchanger 8, this refrigerant having a temperature greater than that of the heat transfer fluid circulating in the second pass 82 of this same heat exchanger 8.
  • this temperature difference allows sub-cooling, to a temperature below its condensation temperature, of the refrigerant.
  • the refrigerant fluid leaving the heat exchanger 8, essentially in the liquid state, is sent to the primary expansion member 61 where it undergoes a decrease in its pressure.
  • the refrigerant at low pressure and in a two-phase state, reaches the second heat exchanger 7, used as an evaporator, in which it is evaporated by capturing calories from the internal air flow FA2.
  • the internal air flow FA2 is cooled and sent to the passenger compartment of the vehicle while the refrigerant fluid leaves the second heat exchanger 7.
  • the refrigerant fluid then joins the accumulation device 32 in which, as described above, the phase liquid and the gas phase are separated so that only the gas phase is then sent to the second part 319 of the internal heat exchanger 31 and then, again, to the compression device 4.
  • the bypass line 220 is not traversed and the circulation of the heat transfer fluid takes place essentially at the level of the main line 210 and the additional line 230.
  • the heat transfer fluid which circulates in the heat exchanger 8 is, at least in part, reheated by the heat exchange carried out with the refrigerant fluid.
  • the heat transfer fluid circulates along the main line 210 by setting in motion via the circulation member 21, then passes through the radiator 22 where it is cooled by heat exchange with the air flow. exterior FAi, operated in the radiator 22. This results in cooling of the refrigerant fluid present in the heat exchanger 8, this refrigerant fluid having been condensed beforehand during its passage through the first heat exchanger 5.
  • the refrigerant fluid which passes through the first pass 81 is in the liquid state and undergoes cooling to a temperature close to that of the outside air flow FAi.
  • radiator 22 is crossed first by this flow of outside air FAi, so that the temperature of the heat transfer fluid is lowered to the lowest temperature available on the front face of the vehicle. This is how it is possible to perform efficient sub-cooling of the refrigerant fluid present in the heat exchanger 8.
  • FIG. 3 illustrates a second example of operation of the heat treatment system 1.
  • This second example of operation is substantially similar to that described above in that it relates to an air conditioning mode of the refrigerant circuit 3 and the description given of these elements. with reference to FIG. 2 can be transposed to this second example of operation illustrated in FIG. 3.
  • This second example of operation nevertheless differs from the first example of operation in particular in that the secondary branch 320 of the refrigerant circuit 3 is traversed, otherwise said the secondary expansion member 321 allows the circulation of the refrigerant fluid in said secondary branch 320.
  • the refrigerant circuit 3 here simultaneously allows cooling of the passenger compartment and cooling of the electrical storage device 9, directly or via the second loop 10.
  • the refrigerant fluid In the secondary heat exchanger 322, the refrigerant fluid, circulating in a first pass 3221 of the secondary heat exchanger 322, captures calories from the heat transfer fluid circulating in a second pass 3222 of this secondary heat exchanger 322.
  • the refrigerant fluid leaves l 'secondary heat exchanger 322 in predominantly gaseous form and reaches the first point of convergence 312 in order to be directed towards the storage device 32.
  • the coolant which has been cooled in the secondary heat exchanger 322 circulates in the second loop 10 of coolant 2 so as to cool the device. electrical storage 9. FIG.
  • FIG. 4 schematically represents a third example of the operation of the heat treatment system 1 according to which the refrigerant circuit 3 operates in passenger compartment heating mode, that is to say it warms up the interior air flow FA2 before it is sent into the vehicle cabin.
  • the secondary branch 320 of the refrigerant fluid circuit 3, thermally coupled to the electrical storage device 9, is not traversed.
  • the radiator 22 is inactive, in the sense that it is not crossed by the heat transfer fluid.
  • the refrigerant fluid leaves the compression device 4 in the gaseous state, at high pressure and at high temperature, and goes towards the bifurcation point 315.
  • the first regulator 121, included in the main branch 310 is closed while that the second regulator 122, included in the bypass branch 350, is open.
  • the compressed refrigerant fluid is thus diverted from the main branch 310 and sent to the bypass branch 350 so as to bypass the first heat exchanger 5.
  • the compressed refrigerant passes through connection point 316 and then enters heat exchanger 8, which in the present world of operation is used as a condenser.
  • the refrigerant fluid circulating in the first pass 81 of the heat exchanger 8 transfers calories to the cooler heat transfer fluid which circulates in the second pass 82 of the heat exchanger 8.
  • the refrigerant then leaves the heat exchanger. heat 8 in an at least partially liquid state and enters the first part 318 of the internal heat exchanger 31.
  • the operation of the internal heat exchanger 31 remains similar to that previously explained, that is to say that the refrigerant fluid circulating in the first part 318 of the exchanger internal thermal 31 heats the refrigerant circulating in the second part 319 of the internal heat exchanger 31, disposed upstream of the compression device 4.
  • the refrigerant fluid leaving the first part 318 of the internal heat exchanger 31 is thus advantageously cooled and then directed towards the first point of divergence 311.
  • the primary expansion member 61 and the secondary expansion member 321 respectively impede the circulation of the refrigerant fluid to the second heat exchanger 7 and the secondary branch 320.
  • the refrigerant fluid is therefore directed to the tertiary branch 330.
  • the refrigerant fluid passes through a tertiary expansion member 331, in which it undergoes an expansion, and emerges in the two-phase state.
  • the expanded refrigerant then passes through the second point of convergence 313 and then enters the first heat exchanger 5, used as an evaporator, which is configured to implement a heat exchange between this refrigerant and the outside air flow FAi at l interior.
  • the refrigerant fluid entering the first heat exchanger 5 may have a temperature of the order of -30 ° C while the outside air flow FAi has a higher temperature, for example of the order of -20 to -5 ° C.
  • the radiator 22 being stopped when the refrigerant fluid circuit 3 is operating in heating mode, the external air flow FAi first passes through the radiator 22 without its temperature being changed.
  • the external air flow FAi passes through the first heat exchanger 5 and transfers its calories to the cooler refrigerant fluid circulating in the first heat exchanger 5 so as to evaporate it.
  • the refrigerant fluid leaving the first heat exchanger 5 circulates up to the level of the second point of divergence 314 of the refrigerant fluid circuit 3, at which level it is sent to the quaternary branch 340.
  • a connecting pipe 305 of the main branch 310, connecting the second point of divergence 314 and the connection point 316, is not traversed by the refrigerant fluid, the circulation of the refrigerant fluid in the connection pipe 305 being prohibited by the pressure difference between the high pressure portion and the low pressure portion of the refrigerant circuit 3.
  • the refrigerant fluid is thus brought to the first point of convergence 312 then circulates in the main branch 310, successively through the storage device 32 and the second part 319 of the internal heat exchanger 31, before being returned to the compression device 4.
  • the refrigerant fluid bypasses the second heat exchanger 7 and does not travel through the secondary branch 320, so that the second heat exchanger 7 and the secondary heat exchanger 322 remain inactive.
  • the radiator 22 is inactive and the heat transfer fluid circulating in the heat transfer fluid loop 2 bypasses it.
  • the heat transfer fluid is thus circulated by the circulation member 21 then, passes through the heat exchanger 8, bypasses the radiator 22 thanks to the fact that the three-way valve 202 is placed in a position allowing the circulation of fluid. coolant in the bypass line 220.
  • the heat transfer fluid does not pass through the additional line 230 of the heat transfer fluid loop 2 for the purpose of cooling at least the heat exchanger 232 of the electric drive train of the vehicle.
  • the cooling of the heat exchanger 232 dedicated to the element of the electric traction chain can be ensured by operating the pump 231 so as to collect calories from the heat exchanger 232 and then to discharge them into the outside air flow FAi.
  • the heat transfer fluid heated by heat exchange within the heat exchanger 8 is sent to the air heater 23 by operating the circulation member 21, the air heater 23 being configured to implement a heat exchange between the heat transfer fluid and the internal air flow FA2.
  • the internal air flow FA2 having a temperature lower than that of the heat transfer fluid circulating in the heater 23, it captures the calories of this heat transfer fluid.
  • the internal air flow FA2 thus heated can then be sent to the vehicle interior.
  • FIG. 5 represents a fourth example of the operation of the heat treatment system 1 of the present invention in which the refrigerant fluid circuit 3 operates in heating and heat recovery mode, in particular those of the electrical storage device 9.
  • This fourth example of operation differs from the third example of operation in that the secondary branch 320 of the refrigerant fluid circuit 3 is traversed by the refrigerant.
  • the secondary expansion member 321 is open and configured to reduce the pressure of the refrigerant fluid upstream of the secondary heat exchanger 322.
  • the refrigerant fluid circulates in the first pass 3221 of the heat exchanger.
  • secondary 322 which functions as an evaporator with respect to the refrigerant fluid.
  • a temperature of this refrigerant fluid being lower than a temperature of the heat transfer fluid which circulates in the second pass 3222 of the secondary heat exchanger 322, the refrigerant fluid captures the calories of the heat transfer fluid circulating in the second loop 10, said heat transfer fluid then ensuring cooling the electrical storage device 9 of the vehicle.
  • the calories transferred by the electrical storage device 9 to the coolant of the second loop 10 are recovered and make it possible to heat the coolant of the coolant circuit 3 upstream of the compression device 4.
  • the coolant thus leaves the secondary heat exchanger 322 in the gaseous state and then joins the first point of convergence 312, then the accumulation device 32 on the main branch 310.
  • FIG. 6 is a diagrammatic illustration of a fifth operating example. of the heat treatment system 1 in which the refrigerant fluid circuit 3 operates in heating and dehumidification mode.
  • This fifth mode of operation can in particular be implemented when the temperature of the external air flow FAi is of the order of o to io ° C for example, that is to say when it may be necessary to send hot air in the passenger compartment of the vehicle but also to dehumidify the air circulating in said passenger compartment in order to prevent the accumulation of mist on the various glazed surfaces delimiting it, which could impede the visibility of the driver of said vehicle.
  • This fifth example of operation is substantially similar to the third example of operation, described previously with reference to FIG. 4. It nevertheless differs from the third example of operation in that, at the level of the first point of divergence 311, the refrigerant fluid separates into two parts, part of which is sent to the tertiary branch 330 while the other part continues to circulate on the main branch 310.
  • the primary expansion member 61 is thus open and configured to operate an expansion of the refrigerant fluid.
  • the expanded refrigerant then joins the second heat exchanger 7 in which it transfers calories to the internal air flow FA2.
  • the second heat exchanger 7 operates as a second evaporator, in addition to the first heat exchanger 5 which can then be qualified as the first evaporator.
  • the FA2 interior airflow cooling allows the FA2 interior airflow to be dried before it is discharged into the vehicle cabin, thus preventing fogging of the glass surfaces of the cabin.
  • FIG. 7 illustrates a sixth example of the operation of the heat treatment system 1 in which the refrigerant fluid circuit 3 is in heating and dehumidification mode.
  • This sixth example of operation can in particular be implemented when the external air flow FAi has a temperature of the order of 10 to 20 ° C, that is to say when it may be necessary to ensure a low heating of the interior air flow FA2, sent to the passenger compartment, and that dehumidification of the air present in the passenger compartment must be ensured in order to prevent the accumulation of mist on the various glass surfaces.
  • the sixth example of operation differs from the fifth example of operation in that the first heat exchanger 5 is not operated and in that the tertiary branch 330 and the quaternary branch 340 of the refrigerant circuit 3 are not traversed by the fluid. refrigerant.
  • the second heat exchanger 7 on its own makes it possible to evaporate a sufficient quantity of refrigerant fluid for the thermodynamic cycle of the refrigerant fluid circuit 3 to take place.
  • the compressed and gaseous refrigerant fluid leaving the compression device 4 is sent, at the level of the bifurcation point 315, to the bypass branch 350 so as to bypass the first heat exchanger 5.
  • a bypass can be implemented by closing the first regulating member 121 and opening the second regulating member 122, respectively included on the main branch 310 and the bypass branch 350.
  • the refrigerant then passes at the connection point 316 and is brought to the heat exchanger 8, the non-return valve 33, disposed on the connection pipe 305 of the main branch 310, preventing the return of the refrigerant to the first heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 8 is then used as a condenser so that the refrigerant circulating in the first pass 81 of this heat exchanger 8 transfers its calories to the heat transfer fluid circulating in the second pass 82 of said exchanger of heat 8.
  • the refrigerant fluid leaves the heat exchanger 8 at least partly condensed and is sent to the first part 318 of the internal heat exchanger 31 and then to the primary expansion member 61, in which it is expanded. .
  • the expanded refrigerant then enters the second heat exchanger 7 which, as described with reference to the fifth example of operation and to FIG. 6, operates as an evaporator so as to ensure the cooling, and therefore the drying, of the flow of interior air FA2 before it is sent to the vehicle cabin.
  • the refrigerant then leaves the second heat exchanger 7 in the gaseous state and rejoins the storage device 32.
  • the rest of this refrigerant fluid circuit 3 and of the heat transfer fluid loop 2, for their part, operate in a similar way to the fifth. example of operation illustrated in figure 6.
  • the refrigerant circuit 3 is configured so that the refrigerant circulates in the same direction at the level of the first heat exchanger 5 when it is operating in air conditioning mode or in heating mode.
  • the refrigerant enters the first heat exchanger 5 to l 'essentially gaseous state at a first end 51 of the first heat exchanger 5 and emerges in the liquid state at a second end 52.
  • the refrigerant fluid circuit 3 operates in heating mode and the first heat exchanger can be used as an evaporator
  • the refrigerant fluid enters the first heat exchanger 5 in the two-phase state at this same first end 51 of the first heat exchanger 5 and emerges from it in the predominantly gaseous state at the second end 52.
  • FIG. 8 schematically illustrates an alternative architecture of the treatment system in which the refrigerant fluid circulates in opposite directions of flow depending on whether the refrigerant fluid circuit 3 operates in air conditioning mode or in heating mode.
  • Such an architecture makes it possible to optimize the efficiency of the heat exchanges taking place within the first heat exchanger 5. It is understood that the elements common to these two embodiments bear the same references. Also, the description of the various operating examples made with reference to the heat treatment system 1 illustrated in FIG. 1 can be transposed to the alternative embodiment as illustrated in FIG.
  • the refrigerant circuit 3 illustrated in FIG. 8 differs from those represented in FIGS. 1 to 7 in that the tertiary branch 330 branches off the refrigerant fluid from the main branch 310 between the heat exchanger 8 and the control unit. primary expansion 61 and brings it to the main branch 310, between the first heat exchanger 5 and the heat exchanger 8.
  • the tertiary branch 330 branches off from the main branch 310 at the level of the first point of divergence 311.
  • the position of the second point of convergence 313, connecting the tertiary branch 330 to the main branch 310 is modified.
  • the branch tertiary 330 comprises at least the tertiary expansion member 331.
  • the refrigerant fluid circuit 3 differs from those previously exposed in that the quaternary branch 340 branches off from the main branch 310 at the level of the second point of divergence 314, included between the first heat exchanger 5 and the device. compression 4, and joins said main branch 310 at the first point of convergence 312.
  • the second point of convergence 313 and the second point of divergence 314, respectively connecting the tertiary branch 330 and the quaternary branch 340 to the main branch 310 have, in particular with respect to the first heat exchanger 5, positions inverses of what has been previously described with reference to Figures 1 to 7.
  • the flow of the refrigerant fluid in the refrigerant fluid circuit 3, limited to the main branch 310, or even also to the secondary branch 320, is identical to this. which has been previously described, in particular with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the refrigerant thus enters the first heat exchanger 5, used as a condenser, in the gaseous state at the level of the first end 51 of the first heat exchanger 5 and in emerges in the essentially liquid state at the second end 52.
  • FIG. 9 illustrates an example of the operation of the heat treatment system 1 according to which the refrigerant fluid circuit 3 operates as a heat pump, similar to the operating mode previously exposed in FIG. 4.
  • the description given of the fluid circuit 3 refrigerant and of the heat transfer fluid loop 2 thus applies to the present alternative, the latter differing in that, when the refrigerant arrives in the liquid state at the level of the first point of divergence 311, the part of the refrigerant fluid sent to the tertiary branch 330 is brought by the tertiary branch 330 to the second end 52 of the first heat exchanger 5, configured to be used as an evaporator, instead of the first end 51 of the first heat exchanger as has been explained for figures 1 to 7.
  • the refrigerant fluid is evaporated by heat exchange with the external air flow FAi. Then, it comes out at least partly gaseous at the first end 51 of the first heat exchanger 5, passes the second point of divergence 314 then circulates along the quaternary branch 340 to the first point of convergence 312 in order to be brought to the storage device 32
  • the rest of the refrigerant fluid circuit 3, the path of the latter, as well as the refrigerant fluid loop remain identical to what has been previously explained, in particular in the third example of operation, with reference to FIG. 3.
  • the present invention thus proposes a heat treatment system in which a radiator of a heat transfer fluid loop is arranged on the front face of the vehicle, upstream, according to the direction of circulation of an external air flow, of an exchanger. thermal of a refrigerant circuit 3.
  • the heat treatment system according to the invention also comprises a heat exchanger configured to perform a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid so as to ensure the sub-cooling of the refrigerant fluid, in particular when the circuit operates in the air conditioning mode. in order to improve the coefficient of performance of the system as a whole.
  • the present invention should not, however, be limited to the means and configurations described and illustrated here and it also extends to all equivalent means and configurations and to any technically operative combination of such means.
  • the architecture of the heat transfer fluid circulation loop and the architecture of the refrigerant fluid circuit can be modified without harming the invention insofar as they make it possible to fulfill the functionalities of the heat treatment system described and illustrated. in this document.

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Abstract

Système de traitement thermique (1) destiné à un véhicule comprenant au moins un circuit (3) de fluide réfrigérant et une boucle (2) de fluide caloporteur, le circuit (3) comprenant au moins un premier échangeur thermique (5) et un deuxième échangeur thermique (7), la boucle (2) comprenant un radiateur (22) opérant un échange thermique avec le flux d'air extérieur FA1 à l'habitacle et qui est disposé en amont du premier échangeur thermique (5) selon un sens de circulation S3 du flux d'air extérieur FA1, le système (1) comprenant au moins un échangeur de chaleur (8) est disposé sur le circuit (3) de fluide réfrigérant entre le premier échangeur thermique (5) et le deuxième échangeur thermique (7), l'échangeur de chaleur (8) et le radiateur (22) étant disposés dans la boucle (2) de fluide caloporteur de manière à ce que le radiateur (22) décharge dans le flux d'air extérieur (FA1) des calories captées par l'échangeur de chaleur (8).

Description

SYSTEME DE TRAITEMENT THERMIQUE DESTINE A UN VEHICULE
AUTOMOBILE
La présente invention se rapporte au domaine des boucles de fluide caloporteur fonctionnant avec un circuit de fluide réfrigérant. L’invention a pour objet un système de traitement thermique comprenant au moins une boucle de fluide caloporteur et un circuit de fluide réfrigérant.
Un circuit de fluide réfrigérant est généralement associé à une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un habitacle de véhicule pour traiter thermiquement un flux d’air extérieur au véhicule se dirigeant vers l’habitacle. En effet, un tel circuit permet à l’aide des changements d’état du fluide réfrigérant de chauffer et/ou de refroidir le flux d’air envoyé à l’intérieur de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.
D’autre part, un circuit de fluide caloporteur est généralement associé à au moins un des éléments de la chaîne de traction du véhicule à refroidir. Pour cela, le fluide caloporteur, étant de nature différente du fluide réfrigérant, nécessite d’être refroidi pour être en mesure de traiter thermiquement la chaîne de traction. À cet effet, le fluide caloporteur est généralement refroidi par un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
Il est également connu de refroidir le fluide caloporteur qui circule dans cette chaîne de traction du véhicule en utilisant le circuit de fluide réfrigérant évoqué ci-dessus. Dans un tel cas, un échangeur de calories est disposé à une interface entre le circuit de fluide caloporteur et le circuit de fluide réfrigérant. Cet échangeur de calories est installé en série avec les autres organes qui composent le circuit de fluide réfrigérant.
Ces systèmes de refroidissement peuvent par exemple être intégrés sur des véhicules dont la chaîne de traction est électrique, c’est-à-dire qu’elle comporte au moins un moteur fonctionnant au moins partiellement à l’énergie électrique et commandé par un boîtier électronique de commande. De plus, ces moteurs électriques sont couramment alimentés électriquement par un ou plusieurs dispositifs de stockage électrique embarqués sur le véhicule. L’ensemble de ces éléments supporte mal les changements de températures trop importants et il convient donc de les refroidir. On comprend alors que les véhicules hybrides ou électriques nécessitent des systèmes de refroidissement de plus en plus performants.
Ces systèmes de refroidissement sont le plus souvent agencés au moins en partie en face avant des véhicules. Plus exactement, ces systèmes de refroidissement comprennent classiquement au moins un échangeur thermique qui est agencé au niveau de cette face avant. Notamment afin d’optimiser le rendement du système de traitement thermique, ledit échangeur thermique peut être configuré pour assurer le sous-refroidissement du fluide réfrigérant liquide lorsqu’il est utilisé comme condenseur.
Additionnellement, la boucle de fluide caloporteur desdits véhicules comprend classiquement au moins un radiateur, la boucle de fluide caloporteur et la boucle de fluide réfrigérant étant aménagées de sorte qu’au moins l’échangeur thermique soit disposé en amont du radiateur par rapport au sens de circulation du flux d’air extérieur entrant dans la face avant du véhicule. Dans de telles architectures, lorsque le système de traitement thermique fonctionne comme installation de climatisation, le flux d’air extérieur est successivement impliqué dans des échanges thermiques avec le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur thermique, puis avec le radiateur.
Néanmoins, il peut être nécessaire d’inverser une telle architecture de sorte que le radiateur soit disposé en amont de l’échangeur thermique, selon le sens de circulation du flux d’air extérieur à l’habitacle au travers de ce radiateur et de cet échangeur thermique. Un inconvénient d’une telle architecture réside dans le fait que l’échangeur thermique est inapte à assurer un sous-refroidissement du fluide réfrigérant postérieurement à sa phase de condensation.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à résoudre un tel problème en proposant un système de traitement thermique dont le radiateur est disposé en amont d’au moins un échangeur thermique selon le sens de circulation du flux d’air extérieur, le système de traitement thermique étant apte à assurer le sous- refroidissement du fluide réfrigérant.
La présente invention concerne ainsi un système de traitement thermique destiné à un véhicule comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et au moins une boucle de fluide caloporteur ; le circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un premier échangeur thermique et un deuxième échangeur thermique, le premier échangeur thermique étant configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule et le deuxième échangeur thermique étant configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur destiné à être envoyé dans l’habitacle,
- la boucle de fluide caloporteur comprenant au moins un radiateur configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air extérieur et le fluide caloporteur,
- le système de traitement thermique comprenant au moins un échangeur de chaleur configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit et le fluide caloporteur circulant dans la boucle, le système de traitement thermique étant caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur est disposé sur le circuit de fluide réfrigérant entre le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique, l’échangeur de chaleur et le radiateur étant disposés dans la boucle de fluide caloporteur de manière à ce que le radiateur décharge dans le flux d’air extérieur des calories captées par l’échangeur de chaleur.
Le fluide caloporteur est avantageusement un liquide caloporteur, tel que par exemple une eau glycolée.
Particulièrement, le radiateur de la boucle de fluide caloporteur est directement disposé en amont de l’échangeur thermique du circuit de fluide réfrigérant selon le sens de circulation du flux d’air extérieur qui entre dans la face avant du véhicule de sorte que le flux d’air réchauffé par échange thermique avec le radiateur est directement envoyé vers le premier échangeur thermique.
Le circuit de fluide réfrigérant du système de traitement thermique selon l’invention est configuré pour fonctionner alternativement en mode pompe à chaleur, de sorte à réchauffer le flux d’air intérieur avant de l’envoyer dans l’habitacle, ou en mode climatisation, afin de refroidir le flux d’air intérieur avant de l’envoyer dans l’habitacle.
Selon le mode de fonctionnement du circuit du système de traitement thermique selon l’invention, le premier échangeur thermique est configuré pour fonctionner comme un condenseur ou comme un évaporateur, vis-à-vis du fluide réfrigérant. Particulièrement, le premier échangeur thermique est configuré pour être utilisé comme condenseur lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation et comme évaporateur lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage. En d’autres termes, lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation, le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur thermique cède des calories au flux d’air extérieur et lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage, le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur de chaleur capte des calories du flux d’air extérieur. Selon l’invention, l’échangeur de chaleur du circuit est configuré pour assurer le sous- refroidissement du fluide réfrigérant. Par « sous-refroidissement », on entend l’abaissement de la température du fluide réfrigérant au-dessous de sa température de condensation.
Selon un aspect de l’invention, l’échangeur de chaleur est disposé dans la boucle de fluide caloporteur en aval du radiateur, selon le sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle de fluide caloporteur.
Les calories cédées par le fluide caloporteur dans le radiateur par échange de chaleur avec le flux d’air extérieur assurent une entrée du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur à une température significativement inférieure à la température du fluide réfrigérant qui entre dans cet échangeur de chaleur.
Selon un autre aspect de l’invention, l’échangeur de chaleur est disposé dans la boucle de fluide caloporteur en amont du radiateur, selon le sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle de fluide caloporteur.
Les calories captées par le fluide caloporteur au niveau de l’échangeur de chaleur sont déchargées dans le flux d’air extérieure via le radiateur, ce qui assure un retour du fluide caloporteur à une température significativement inférieure à la température du fluide réfrigérant qui entre dans l’échangeur de chaleur.
De tels aménagements contribuent notamment à améliorer le rendement thermique du circuit dans lequel circule ce fluide réfrigérant. Particulièrement, le sous- refroidissement est mis en œuvre lorsque le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode climatisation, c’est-à-dire lorsque le fluide réfrigérant est amené à l’état majoritairement liquide dans l’échangeur de chaleur. Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant est un circuit fermé qui comprend au moins une branche principale sur laquelle sont agencés au moins un dispositif de compression, le premier échangeur thermique, le deuxième échangeur thermique et au moins un organe de détente, dit organe de détente primaire, agencé entre l’échangeur de chaleur et le deuxième échangeur thermique, le radiateur étant disposé en amont du premier échangeur thermique selon le sens de circulation du flux d’air extérieur.
Il est entendu que le terme « primaire » est ici associé à la disposition de l’organe de détente primaire sur la branche principale du circuit de fluide réfrigérant et non à une quelconque hiérarchie des composants du système de traitement thermique. De même, les qualificatifs « premier », « deuxième » ont pour vocation de distinguer des éléments similaires dudit système et ne confère par un ordre d’importance à ces éléments.
Au sein du circuit de fluide réfrigérant, le deuxième échangeur thermique peut être configuré pour assurer une fonction opposée à celle du premier échangeur thermique. Autrement dit, à titre d’exemple, lorsque le premier échangeur thermique est utilisé comme condenseur, le deuxième échangeur thermique fonctionne comme un évaporateur et inversement.
Particulièrement, l’échangeur de chaleur est agencé sur le circuit de fluide réfrigérant entre le premier échangeur thermique et l’organe de détente primaire.
Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend une branche secondaire qui s’étend entre un premier point de divergence, compris entre l’échangeur de chaleur et le deuxième échangeur thermique, et un premier point de convergence, compris entre le deuxième échangeur thermique et le dispositif de compression, la branche secondaire comprenant au moins un organe de détente secondaire et un échangeur thermique secondaire couplé thermiquement à un dispositif de stockage électrique du véhicule.
On entend par « couplé thermiquement » le fait que l’échangeur thermique secondaire est configuré pour permettre un refroidissement direct ou indirect du dispositif de stockage électrique. Par exemple, l’échangeur thermique secondaire peut être configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le dispositif de stockage électrique, ce dernier étant alors agencé au contact de cet échangeur thermique secondaire. Alternativement, l’échangeur thermique peut être configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et du liquide caloporteur compris sur une deuxième boucle du système de traitement thermique, la deuxième boucle comprenant ce dispositif de stockage électrique. Le terme « secondaire » est ici associé à la localisation des éléments dits « secondaires » sur la branche secondaire du circuit. Le circuit de fluide réfrigérant comprend ainsi au moins un point de divergence, dit premier point de convergence, situé entre la branche secondaire et la branche principale, et au moins un point de convergence, dit premier point de convergence, situé entre ces mêmes branche secondaire et branche principale, de sorte que l’échangeur thermique secondaire est disposé en parallèle du deuxième échangeur thermique. Notamment, le premier point de divergence est disposé entre l’échangeur de chaleur et le deuxième échangeur thermique, plus particulièrement entre l’échangeur de chaleur et l’organe de détente primaire, tandis que le premier point de convergence est positionné entre le deuxième échangeur thermique et le dispositif de compression.
Ainsi, selon le mode de fonctionnement mis en œuvre, le système de traitement thermique peut être configuré de manière à assurer la circulation simultanée du fluide réfrigérant dans :
- le deuxième échangeur de chaleur de la branche principale, par exemple en mode climatisation ;
- le deuxième échangeur de chaleur de la branche principale et dans l’échangeur thermique secondaire de la branche secondaire, par exemple afin d’assurer simultanément le mode climatisation et le refroidissement du dispositif de stockage électrique. Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend une branche tertiaire qui bifurque le fluide réfrigérant de la branche la branche principale entre l’échangeur de chaleur et l’organe de détente primaire et l’amène sur la branche principale en un deuxième point de convergence situé en aval du dispositif de compression, entre le dispositif de compression et le premier échangeur thermique, la branche tertiaire comprenant au moins un organe de détente tertiaire.
Particulièrement, la branche tertiaire peut assurer une telle bifurcation au niveau du premier point de divergence de la branche secondaire et de la branche principale. Alternativement, le point de divergence de la branche principale et/ou de la branche secondaire et/ou de la branche tertiaire peut être remplacé par une vanne, par exemple une vanne trois voies.
Le système de traitement thermique comprend ainsi au moins deux points de convergence, le premier point de convergence reliant la branche secondaire à la branche principale, et un deuxième point de convergence reliant la branche tertiaire à la branche principale, le dispositif de compression étant interposé entre le premier point de convergence et le deuxième point de convergence.
La branche tertiaire peut, selon le mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant, permettre de contourner le deuxième échangeur thermique et d’envoyer le fluide réfrigérant sortant de l’échangeur de chaleur vers le premier échangeur thermique sans que celui-ci ne circule à travers le deuxième échangeur thermique et le dispositif de compression. Ce contournement peut notamment être opéré lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage afin d’envoyer un flux d’air chaud dans l’habitacle du véhicule, via la boucle de fluide caloporteur.
Autrement dit, cette branche tertiaire permet d’une part au système de traitement thermique de fonctionner alternativement en mode chauffage ou en mode climatisation en fonction de la demande des occupants de l’habitacle du véhicule et d’autre part d’éviter que, lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage, le fluide réfrigérant ne passe inutilement dans le deuxième échangeur thermique.
Dans un tel mode de réalisation de la présente invention, le système de traitement thermique est ainsi configuré de sorte que, le fluide réfrigérant circule selon un même sens de circulation dans le premier échangeur thermique, indépendamment du mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant, c’est-à-dire indépendamment du fait que le premier échangeur thermique soit utilisé comme condenseur ou comme évaporateur.
Selon une architecture alternative du système de traitement, le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre une branche tertiaire qui bifurque le fluide réfrigérant de la branche principale entre l’échangeur de chaleur et l’organe de détente primaire et l’amène à la branche principale en un deuxième point de convergence situé en aval du premier échangeur thermique, entre ce premier échangeur thermique et l’échangeur de chaleur, la branche tertiaire comprenant au moins un organe de détente tertiaire.
Similairement au système de traitement thermique précédemment exposé, la branche tertiaire du système de traitement thermique du présent mode de réalisation peut, selon le mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant, permettre de contourner le deuxième échangeur thermique et d’envoyer le fluide réfrigérant sortant de l’échangeur de chaleur vers le premier échangeur thermique sans qu’il ne circule dans le deuxième échangeur thermique. Comme précédemment, la branche tertiaire peut assurer une telle bifurcation au niveau du premier point de divergence de la branche secondaire et de la branche principale. Une telle architecture alternative du système de traitement thermique assure que le fluide réfrigérant circule selon des sens de circulation opposés au niveau du premier échangeur thermique selon que le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode climatisation ou en mode chauffage, c’est-à-dire selon que le premier échangeur thermique est utilisé comme condenseur ou comme évaporateur respectivement et donc selon que le fluide réfrigérant entre dans le premier échangeur thermique à l’état gazeux ou à l’état liquide.
Ainsi, à titre d’exemple, lorsque le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode climatisation, le fluide réfrigérant gazeux ou essentiellement gazeux peut entrer dans le premier échangeur thermique au niveau d’une première extrémité du premier échangeur thermique tandis que lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage, le circuit de fluide réfrigérant, au moins en partie liquide, peut entrer dans le premier échangeur thermique au niveau d’une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité.
Indépendamment du mode de réalisation mis en œuvre, selon une caractéristique de l’invention le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre une branche de dérivation qui diverge de la branche principale en aval du dispositif de compression, entre ce dispositif de compression et le premier échangeur thermique, la branche de dérivation présentant un point de raccordement avec ladite branche principale situé entre le premier échangeur thermique et l’échangeur de chaleur, en aval du premier échangeur thermique et d’un clapet anti-retour. On notera qu’un tel clapet anti retour est disposé entre le point de raccordement avec la branche principale situé entre le premier échangeur thermique et l’échangeur de chaleur et un deuxième point de divergence situé entre le premier échangeur thermique et l’échangeur de chaleur.
Notamment, la branche de dérivation bifurque de la branche principale au niveau d’un point appelé point de bifurcation.
Selon l’invention, la branche principale et/ou la branche de dérivation comprennent au moins un organe de régulation du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de compression et le premier échangeur thermique.
A titre d’exemple, les organes de régulation du débit de fluide réfrigérant peuvent être des vannes. On comprend que ces organes de régulation du débit de fluide réfrigérant permettent de diriger sélectivement le fluide réfrigérant vers la branche principale ou vers la branche de dérivation en autorisant et en interdisant la circulation de ce fluide réfrigérant dans l’une ou l’autre de ces branches.
Selon un exemple de réalisation, il s’agit de deux vannes deux voies, l’une étant installée dans la branche principale et l’autre étant installée dans la branche de dérivation. Alternativement, le système de traitement thermique peut comprendre une vanne trois voies installée au point de bifurcation.
En d’autres termes, la branche de dérivation associée aux organes de régulation du débit de fluide réfrigérant peut permettre de contourner ou non le premier échangeur thermique selon qu’il est nécessaire d’envoyer un flux d’air chaud ou un flux d’air froid respectivement dans l’habitacle du véhicule. Autrement dit, cette branche de dérivation permet au système de traitement thermique de fonctionner alternativement en mode pompe chauffage ou en mode climatisation selon la demande.
Selon l’invention, la boucle de fluide caloporteur est une boucle fermée qui comprend au moins une ligne principale, sur laquelle sont au moins agencés le radiateur, l’échangeur de chaleur et un organe de mise en circulation du fluide caloporteur, et au moins une ligne de dérivation qui diverge de la ligne principale entre l’organe de mise en circulation du fluide caloporteur et le radiateur, la ligne de dérivation présentant un point de jonction avec ladite ligne principale disposé entre le radiateur et l’échangeur de chaleur. Selon l’invention, la ligne de dérivation comprend au moins un aérotherme configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air intérieur.
Particulièrement, le système de traitement thermique peut comprendre au moins une vanne trois voies configurée pour contrôler la circulation du fluide caloporteur vers la ligne principale et/ou la ligne de dérivation de la boucle de fluide caloporteur. Alternativement, la boucle de fluide caloporteur peut comprendre un troisième point de divergence associé à au moins deux organes de régulation du débit, par exemple des vannes, respectivement disposés sur la ligne principale et la ligne de dérivation.
La ligne de dérivation permet notamment d’assurer le contournement de l’aérotherme de sorte que, selon que le circuit de fluide réfrigérant met en œuvre le mode climatisation ou le mode chauffage, la ligne de dérivation assure respectivement le contournement de l’aérotherme ou le passage du fluide caloporteur à son travers.
Selon une caractéristique de l’invention, la boucle de fluide caloporteur comprend au moins une ligne additionnelle de circulation du fluide caloporteur qui comprend au moins un échangeur thermique dédié au traitement thermique d’au moins un élément de la chaîne de traction électrique du véhicule automobile.
Notamment, la ligne additionnelle de la boucle de fluide caloporteur peut être destinée au refroidissement d’au moins un moteur électrique du véhicule et/ou un module de commande de ce moteur électrique via un échangeur thermique couplé à l’un quelconque de ces organes.
Selon l’invention, le système de traitement thermique peut en outre comprendre un échangeur thermique interne agencé entre deux portions distinctes du circuit de fluide réfrigérant, notamment une première portion, comprise entre le dispositif de compression et l’organe de détente primaire, au niveau de laquelle le fluide réfrigérant est soumis à une haute pression et une deuxième portion du circuit de fluide réfrigérant, comprise entre l’organe de détente primaire et le dispositif de compression, dans laquelle le fluide réfrigérant est soumis à une basse pression, inférieure à la haute pression.
Avantageusement, cet échangeur thermique interne permet d’une part de réchauffer le fluide réfrigérant en amont du dispositif de compression de sorte à ce que ce fluide réfrigérant soit exclusivement sous forme gazeuse lorsqu’il rejoint une entrée du dispositif de compression et d’autre part de refroidir le fluide réfrigérant en amont de l’organe de détente primaire de sorte à ce que la baisse de pression opérée par cet organe de détente soit facilitée. L’efficacité globale du circuit de fluide réfrigérant est ainsi améliorée en présence de cet échangeur thermique interne. Un objet de la présente invention concerne également un véhicule automobile comprenant au moins un système de traitement thermique tel que précédemment exposé.
D’autres caractéristiques détails et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
La figure 1 est une représentation schématique d’un système de traitement thermique selon la présente invention, ce système de traitement thermique comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant et une boucle d’un fluide caloporteur ;
La figure 2 illustre schématiquement un premier exemple de fonctionnement du système de traitement thermique représenté sur la figure i dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode refroidissement de l’habitacle ;
La figure 3 illustre schématiquement un deuxième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique représenté sur la figure 1 dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode refroidissement d’un organe de stockage électrique du véhicule ;
La figure 4 illustre schématiquement le système de traitement thermique représenté sur la figure 1 selon un troisième exemple de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle ;
La figure 5 illustre schématiquement le système de traitement thermique représenté sur la figure 1 selon un quatrième exemple de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle et récupération de calories ;
La figure 6 illustre schématiquement le système de traitement thermique représenté sur la figure 1 selon un cinquième exemple de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en un premier mode de désembuage de l’habitacle ; La figure 7 illustre schématiquement le système de traitement thermique représenté sur la figure 1 selon un sixième exemple de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en un second mode de désembuage de l’habitacle ;
La figure 8 est une représentation schématique d’un système de traitement thermique selon la présente invention réalisé selon un mode de réalisation alternatif ;
La figure 9 illustre schématiquement le système de traitement thermique alternatif représenté sur la figure 8 selon le troisième exemple de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle.
La figure 1 illustre schématiquement un système de traitement thermique 1 de plusieurs fonctions d’un véhicule automobile, parmi lesquelles on trouve au moins une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de l’habitacle 40, un dispositif de stockage électrique 9 et au moins élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
Le système de traitement thermique 1 comprend une boucle 2 de fluide caloporteur, par exemple de l’eau glycolée, et un circuit 3 de fluide réfrigérant qui est destiné notamment au traitement thermique d’un habitacle d’un véhicule.
Dans l’ensemble de la description, les termes « amont », « aval », « entrée » et « sortie » se réfèrent à un sens de circulation Si du fluide caloporteur dans la boucle 2 de fluide caloporteur ou à un sens de circulation S 2 du fluide réfrigérant dans le circuit 3 de fluide réfrigérant ou d’un sens de circulation S3 d’un flux d’air extérieur FAi à l’habitacle.
Le circuit 3 de fluide réfrigérant consiste en un circuit fermé qui comprend au moins une branche principale 310 sur laquelle sont disposés un dispositif de compression 4, destiné à élever la pression du fluide réfrigérant, au moins un premier échangeur thermique 5 configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur FAi à l’habitacle, au moins un organe de détente 6, dit organe de détente primaire 61, destiné à diminuer la pression du fluide réfrigérant, et au moins un deuxième échangeur thermique 7 destiné à traiter thermiquement un flux d’air intérieur FA2, distinct du flux d’air extérieur FAi, et qui est destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule. La boucle 2 de fluide caloporteur consiste en une boucle fermée comprenant un organe de mise en circulation 21 du fluide caloporteur, tel qu’une pompe, et au moins un radiateur 22 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le flux d’air extérieur FAi à l’habitacle et le fluide caloporteur. Au sein du système de traitement thermique 1, le radiateur 22 de la boucle 2 de fluide caloporteur et le premier échangeur thermique 5 du circuit 3 de fluide réfrigérant sont exposés au flux d’air extérieur FAi, le radiateur 22 étant disposé en amont du premier échangeur thermique 5 selon le sens de circulation S3 du flux d’air extérieur FAi. Avantageusement, le radiateur 22 et le premier échangeur thermique 5 sont aménagés en face avant du véhicule, mais ils pourraient aussi être installés sur un pavillon du véhicule, dans une aile arrière et d’un manière générale en toutes zones du véhicule qui peut être balayées par le flux d’air extérieur FAi.
Le premier échangeur thermique 5 est configuré pour être utilisé en tant que condenseur ou en tant qu’évaporateur selon le mode de fonctionnement du circuit 3 de fluide réfrigérant opéré, c’est-à-dire un mode climatisation ou un mode chauffage. Selon le mode de fonctionnement mis en œuvre, le fluide réfrigérant qui circule dans ce premier échangeur thermique 5 présente différents états. En effet, lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode climatisation, le premier échangeur thermique 5 fonctionne en tant que condenseur, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant entre dans ce premier échangeur thermique 5 à l’état gazeux, est refroidi par échange thermique avec le flux d’air extérieur FAi et ressort à l’état liquide. A l’inverse, lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage, le premier échangeur thermique 5 est utilisé en tant qu’évaporateur. Le fluide réfrigérant entre dans le premier échangeur thermique 5 à l’état diphasique, c’est-à-dire sous forme d’un mélange liquide/gaz, et en ressort à l’état gazeux. En d’autres termes, lorsque le circuit fonctionne en mode climatisation, le fluide réfrigérant est configuré pour céder des calories au flux d’air extérieur FAi traversant le premier échangeur thermique 5 et lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage, le fluide réfrigérant est configuré pour capter des calories du flux d’air extérieur FAi qui traverse le premier échangeur thermique 5.
Dans le système de traitement thermique 1 selon la présente invention, lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode climatisation, le flux d’air extérieur FAi circule d’abord au travers du radiateur 22 et capte les calories du fluide caloporteur circulant dans le radiateur 22. Le flux d’air extérieur FAi sortant du radiateur 22, réchauffé, est ensuite directement amené vers le premier échangeur thermique 5 où il capte les calories du fluide réfrigérant, plus chaud. Le fluide réfrigérant circulant dans le premier échangeur thermique 5 est alors condensé.
Le système de traitement thermique 1 selon la présente invention comprend un échangeur de chaleur 8 configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit 3 de fluide réfrigérant et le fluide caloporteur circulant dans la boucle 2 de fluide caloporteur. Particulièrement, l’échangeur de chaleur 8 peut être utilisé comme sous-refroidisseur ou comme condenseur, selon le mode de fonctionnement envisagé. On comprend que cet échangeur de chaleur 8 forme une interface entre le circuit 3 de fluide réfrigérant et la boucle 2 de fluide caloporteur dédiée au transfert de calories entre ces deux fluides.
L’échangeur de chaleur 8 est disposé entre le premier échangeur thermique 5 et l’organe de détente primaire 61, en aval du premier échangeur thermique 5. Dit autrement, l’échangeur de chaleur 8 est interposé entre le premier échangeur thermique 5 et le deuxième échangeur thermique 7 du circuit 3 de fluide réfrigérant.
Également, l’échangeur de chaleur 8 est aménagé dans la boucle 2 de fluide caloporteur de sorte que l’échangeur de chaleur 8 est disposé en amont du radiateur 22 selon le sens de circulation Si du fluide caloporteur. Le fluide réfrigérant qui entre dans l’échangeur de chaleur 8 peut ainsi décharger ses calories dans le fluide caloporteur, ce qui permet ensuite au radiateur 22 de dissiper ces calories dans le flux d’air extérieur FAi au véhicule. Ainsi, le fluide réfrigérant circule dans une première passe 81 de l’échangeur de chaleur 8, tandis que le fluide caloporteur circule dans une deuxième passe 82 de ce même échangeur de chaleur 8. Le fluide caloporteur présent dans le deuxième passe 82 est chauffé par échange thermique avec le fluide réfrigérant présent dans la première passe 81 de l’échangeur de chaleur 8.
De manière alternative et non représentée, l’échangeur de chaleur 8 est disposé en aval du radiateur 22 selon le sens de circulation Si du fluide caloporteur, de sorte que le fluide réfrigérant entrant dans l’échangeur de chaleur 8 est au préalable refroidi par l’échange thermique opéré dans le radiateur 22, entre le fluide caloporteur et le flux d’air extérieur. Ainsi, le fluide caloporteur, refroidi préalablement par échange thermique avec le flux d’air extérieur FAi, est amené vers la deuxième passe 82 de l’échangeur de chaleur 8 afin de réaliser un second échange thermique avec le fluide réfrigérant circulant dans une première passe 81 de ce même échangeur de chaleur 8.
La disposition selon laquelle l’échangeur de chaleur 8 est disposé en aval du radiateur 22, selon le sens de circulation Si du fluide caloporteur, est bien entendu transposable à l’un quelconque des modes de fonctionnement ou alternatives illustrés aux figures 2 à 9.
Il est à noter que les différents fluides circulant dans cet échangeur de chaleur 8 ne se mélangent pas et que l’échange de chaleur entre ces deux fluides se fait par conduction.
Le circuit 3 de fluide réfrigérant tel qu’illustré à la figue 1 comprend ainsi la branche principale 310 sur laquelle sont successivement disposés, selon le sens de circulation S2 du fluide réfrigérant, le dispositif de compression 4, le premier échangeur thermique 5, l’échangeur de chaleur 8, l’organe de détente primaire 61 et le deuxième échangeur thermique 7. Le fluide réfrigérant, circulant dans une première portion 501 du circuit 2 de fluide réfrigérant comprise entre le dispositif de compression 4 et l’organe de détente primaire 61, est soumis à une haute pression, tandis que le fluide réfrigérant circulant dans une deuxième portion 502 du circuit comprise entre l’organe de détente primaire 61 et le dispositif de compression 4 est soumis une basse pression, inférieure à la haute pression.
Avantageusement, le circuit 3 de fluide réfrigérant du système de traitement thermique 1 comprend un échangeur thermique interne 31. Cet échangeur thermique interne 31 permet de récupérer des calories d’une portion du circuit 3 de fluide réfrigérant, ici la première portion 501, pour les échanger avec une autre portion de ce même circuit, ici la deuxième portion 502, de manière à réduire la puissance consommée par le dispositif de compression 4 et globalement augmenter la performance du circuit de fluide réfrigérant.
L’échangeur thermique interne 31 est ainsi disposé entre deux conduites présentant un différentiel de température entre elles. On distingue alors une première conduite 302, dite haute pression et haute température, et une deuxième conduite 303, dite basse pression et basse température, qui comprennent respectivement une première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31 dans laquelle le fluide réfrigérant circule à haute pression et haute température et une deuxième partie 319 dans laquelle le fluide réfrigérant circule à une pression inférieure et une température inférieure. Le fluide réfrigérant à basse température étant plus froid que le fluide réfrigérant à pression supérieure, on comprend que l’échangeur thermique interne 31 autorise un échange de chaleur entre ses deux parties 318, 319, et donc entre les deux conduites 302, 303 du circuit 3 de fluide réfrigérant sur lesquelles sont agencées ces parties.
Dans l’exemple illustré, la première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31 est disposée entre l’échangeur de chaleur 8 et l’organe de détente primaire 61 et la deuxième partie 319 de cet échangeur thermique interne 31 est disposée entre le deuxième échangeur thermique 7 et le dispositif de compression 4. L’échangeur thermique interne 31 permet le réchauffement du fluide réfrigérant en amont du dispositif de compression 4 de sorte que ce fluide réfrigérant arrive dans ce dispositif de compression 4 à l’état gazeux. Dans l’ensemble des figures du présent document, l’échange thermique mis en œuvre entre la première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31 et la deuxième partie 319 de l’échangeur thermique interne est schématiquement représentée par la ligne pointillée 100.
La branche principale 310 du circuit 3 de fluide réfrigérant comprend un dispositif d’accumulation 32 agencé entre le deuxième échangeur thermique 7 et la deuxième partie 319 de l’échangeur thermique interne 31, en amont du dispositif de compression 4. Le dispositif d’accumulation 32 permet d’accumuler une phase liquide du fluide réfrigérant de manière à garantir que seule une phase gazeuse du fluide réfrigérant se dirige vers le dispositif de compression 4. Également, le dispositif d’accumulation 32 permet de gérer la quantité de fluide réfrigérant circulant dans le circuit 3 de fluide réfrigérant. Le circuit 3 de fluide réfrigérant comprend une branche secondaire 320 qui diverge de la branche principale 310 en un point de divergence, dit premier point de divergence 311, situé entre la première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31 et l’organe de détente primaire 61 et qui rejoint la branche principale 310 en un premier point de convergence 312 situé entre le deuxième échangeur thermique 7 et le dispositif d’accumulation 32.
La branche secondaire 320 comprend successivement, selon le sens de circulation S2 du fluide réfrigérant, un organe de détente secondaire 321 et un échangeur thermique secondaire 322 couplé thermiquement à un dispositif de stockage électrique 9 du véhicule configuré pour alimenter électriquement au moins un élément de la chaîne de traction électrique dudit véhicule. L’échangeur thermique secondaire 322 est ainsi agencé en parallèle du deuxième échangeur thermique 7, du point de vue du fluide réfrigérant. On comprend que le dispositif de stockage électrique 9 est agencé à proximité, ou avantageusement en contact thermique, de l’échangeur thermique secondaire 322 et que ce dernier est configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans la branche secondaire 320 et une deuxième boucle 10 de fluide caloporteur comprenant le dispositif de stockage électrique 9 et configurée pour en assurer le refroidissement. Le fluide caloporteur présent dans cette deuxième boucle 10 est mis en circulation par un circulateur 110.
Le circuit 3 de fluide réfrigérant comprend de plus une branche tertiaire 330 qui diverge de la branche principale 310 au niveau du premier point de divergence 311 et qui rejoint la branche principale 310 entre le dispositif de compression 4 et le premier échangeur thermique 5, au niveau d’un deuxième point de convergence 313. La branche tertiaire 330 permet de contourner le deuxième échangeur thermique 7 et d’envoyer le fluide réfrigérant sortant de l’échangeur de chaleur 8 vers le premier échangeur thermique 5. Ce contournement peut notamment être mis en œuvre lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage afin d’envoyer un flux d’air chaud dans l’habitacle du véhicule.
Le circuit 3 de fluide réfrigérant comprend également une branche quaternaire 340 qui diverge de la branche principale 310 au niveau d’un deuxième point de divergence 314, situé entre le premier échangeur thermique 5 et l’échangeur de chaleur 8 et qui rejoint la branche principale 310 au niveau du premier point de convergence 312. La branche quaternaire 340 permet le contournement du deuxième échangeur thermique 7, notamment lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage. Particulièrement, la branche quaternaire 340 peut comprendre au moins un organe de régulation 12 du débit de fluide réfrigérant configuré pour diriger le fluide réfrigérant vers la branche principale 310 ou vers la branche quaternaire 340. Enfin, le circuit 3 de fluide réfrigérant comprend une branche de dérivation 350 qui diverge de la branche principale 310 au niveau d’un point de bifurcation 315, compris entre le dispositif de compression 4 et le premier échangeur thermique 5, et qui rejoint la branche principale 310 au niveau d’un point de raccordement 316, situé entre le premier échangeur thermique 5 et l’échangeur de chaleur 8.
La branche principale 310 comprend au moins un premier organe de régulation 121 du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de compression 4 et le premier échangeur thermique 5, tandis que la branche de dérivation 350 comprend au moins un deuxième organe de régulation 122 du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de compression 4 et le point de raccordement 316, lesdits organes de régulation 12, 121, 122 du débit de fluide réfrigérant permettant de diriger sélectivement le fluide réfrigérant vers la branche principale 310 ou vers la branche de dérivation 350 en autorisant et en interdisant la circulation de ce fluide réfrigérant dans l’une ou l’autre de ces branches. Notamment, lesdits organes de régulation 12, 121, 122 du débit de fluide réfrigérant peuvent être des vannes deux voies ou une unique vanne trois voies installée au point de bifurcation 315.
La branche de dérivation 350 associée aux organes de régulation 12, 121, 122 du débit de fluide réfrigérant peut notamment permettre de contourner le premier échangeur thermique 5, notamment lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage et qu’il est nécessaire d’envoyer un flux d’air chaud dans l’habitacle du véhicule.
La branche principale 310 comprend au moins un clapet anti-retour 33 situé entre le premier échangeur thermique 5 et le point de raccordement 316 et configurée pour entraver la circulation du fluide réfrigérant issu de la branche de dérivation 350 en direction du premier échangeur thermique 5, et autoriser la circulation de fluide réfrigérant entre le deuxième point de divergence 314 et le point de raccordement 316. Selon l’exemple illustré à la figure 1, la boucle 2 de fluide caloporteur comprend une ligne principale 210 sur laquelle sont successivement disposés, selon le sens de circulation Si du fluide caloporteur, au moins l’organe de mise en circulation 21 du fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur 8 et le radiateur 22.
La boucle 2 de fluide caloporteur comprend en outre une ligne de dérivation 220 qui diverge de la ligne principale 210 entre l’organe de mise en circulation 21 et le radiateur 22, en amont de l’organe de mise en circulation, et qui la rejoint au niveau d’un point de jonction 201 situé entre le radiateur 22 et l’échangeur de chaleur 8. En d’autres termes, la ligne de dérivation 220 assure le contournement du radiateur 22. La boucle 2 de fluide caloporteur comprend notamment une vanne trois voies 202 afin d’assurer sélectivement la circulation du fluide caloporteur le long de la ligne principale 210 et/ou de la ligne de dérivation 220. En outre, la ligne de dérivation 220 comprend un aérotherme 23 configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le flux d’air intérieur FA2. Additionnellement, la boucle 2 de fluide caloporteur peut comprendre au moins un dispositif de chauffage électrique 24 du fluide caloporteur disposé en amont de l’aérotherme, selon le sens de circulation Si du fluide caloporteur.
La boucle 2 de fluide caloporteur comprend enfin une ligne additionnelle 230 qui comprend au moins un moyen de mise en circulation 231 du fluide caloporteur dans cette ligne, tel qu’une pompe, et un échangeur thermique 232 destinée au traitement thermique d’au moins un élément de la chaîne de traction électrique du véhicule, par exemple un moteur électrique et/ou un module de commande de ce moteur électrique. La ligne additionnelle 230 diverge et converge de la ligne principale 210 de la boucle 2 de fluide caloporteur de part et d’autre du radiateur 22 respectivement, la circulation du fluide caloporteur le long de la ligne additionnelle 230 étant, à titre d’exemple, commandée par une vanne trois voies 203 ou, alternativement, par une pluralité de moyens de régulation du débit du fluide caloporteur, non représentés.
La ligne additionnelle 230 est destinée au traitement thermique de l’élément de la chaîne de traction électrique du véhicule, par exemple un moteur électrique et/ou un module de commande de ce moteur électrique, et est agencée afin, par exemple, d’opérer un échange thermique entre le fluide caloporteur circulant dans la ligne additionnelle 230 et le flux d’air extérieur FAi à l’habitacle du véhicule. Notamment, le flux d’air extérieur FAi peut assurer le refroidissement du fluide caloporteur qui peut alors capter via l’échangeur thermique 232 des calories émises par l’élément de la chaîne de traction thermiquement.
La figure 1 montre également une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation 40 qui comprend un boîtier 41 délimitant un volume interne. Le flux d’air intérieur FA2 est canaliser par ce boîtier 41 avant d’être envoyé dans l’habitacle du véhicule. Le boîtier loge le deuxième échangeur thermique 7 et l’aérotherme 23. L’installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation 40 comprend également un ventilateur 42 chargé de mettre en mouvement le flux d’air intérieur FA2 dans le boîtier 41, ainsi que des volets de mixage ou de distribution globalement désignés par la référence 43.
Les figures 2 à 7 représentent différents exemples de fonctionnement du système de traitement thermique 1 tel qu’exposé précédemment dans la figure 1. Sur ces figures, les traits pleins représentent des conduites du système de traitement thermique 1 dans lesquelles le fluide réfrigérant ou le fluide caloporteur circulent, tandis que les traits pointillés représentent des conduites du système de traitement thermique 1 dans lesquelles ni le fluide réfrigérant ni le fluide caloporteur ne circulent. Le flux d’air extérieur FAi, le flux d’air intérieur FA2 et son sens de circulation S3, un sens de circulation Si du fluide caloporteur dans la boucle 2 de fluide caloporteur et un sens de circulation S2 du fluide réfrigérant dans le circuit 3 de fluide réfrigérant sont également schématiquement représentés sur les différentes figures 1 à 9. Les organes ou moyens de régulation de débit sont quant à eux illustrés pleins quand ils bloquent la circulation du fluide concerné, et évidés quand ils autorisent ladite circulation. La figure 2 illustre ainsi un premier exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 dans lequel le circuit 3 de fluide réfrigérant est configuré pour fonctionner en mode climatisation, c’est-à-dire qu’il est configuré pour refroidir le flux d’air intérieur FA2 avant que celui-ci ne soit envoyé dans l’habitacle du véhicule.
Selon ce premier exemple de fonctionnement, dans le circuit 3 de fluide réfrigérant, la branche secondaire 320, la branche tertiaire 330 et la branche quaternaire 340 ne sont pas parcourues par le fluide réfrigérant. A titre d’exemple, la circulation du fluide réfrigérant peut être entravée par au moins l’un des organes de détente 6 et/ou l’un des organes de régulation 12 du circuit de fluide réfrigérant compris dans les branches correspondantes. Il en va de même pour la branche de dérivation 350. En d’autres termes, dans le présent exemple de fonctionnement, la circulation du fluide réfrigérant se limite à la branche principale 310 du circuit 3 de fluide réfrigérant.
Ainsi, selon ce premier exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1, le fluide réfrigérant quitte le dispositif de compression 4 sous haute pression, à haute température et à l’état gazeux. Le fluide réfrigérant arrive au niveau du point de bifurcation 315 où la combinaison de la fermeture du deuxième organe de régulation 122 et de l’ouverture du premier organe de régulation 121 prévient la circulation du fluide réfrigérant dans branche de dérivation 350. Il en résulte que le fluide réfrigérant circule dans la branche principale 310 en direction du premier échangeur thermique 5 qui fonctionne comme un condenseur.
Le fluide réfrigérant arrive ainsi au niveau du premier échangeur thermique 5 à l’état gazeux et à une température supérieure à la température du flux d’air extérieur FAi et cède ses calories au flux d’air extérieur FAi. Le fluide réfrigérant ainsi refroidi quitte ainsi le premier échangeur thermique 5 majoritairement à l’état liquide.
Le fluide réfrigérant est ensuite amené au niveau du point de raccordement 316 puis jusqu’à l’échangeur de chaleur 8. Le fluide réfrigérant circule alors dans la première passe 81 de l’échangeur de chaleur 8, ce fluide réfrigérant présentant une température supérieure à celle du fluide caloporteur circulant dans la deuxième passe 82 de ce même échangeur de chaleur 8. Avantageusement, cet écart de température permet un sous-refroidissement, à une température inférieure à sa température de condensation, du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant sortant de l’échangeur de chaleur 8, essentiellement à l’état liquide, est envoyé vers l’organe de détente primaire 61 dans lequel il subit une diminution de sa pression.
Le fluide réfrigérant, à basse pression et à l’état diphasique, rejoint le deuxième échangeur thermique 7, utilisé comme évaporateur, dans lequel il est évaporé en captant des calories du flux d’air intérieur FA2. Le flux d’air intérieur FA2 est refroidi et envoyé vers l’habitacle du véhicule tandis que le fluide réfrigérant quitte le deuxième échangeur thermique 7. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le dispositif d’accumulation 32 dans lequel, tel que décrit précédemment, la phase liquide et la phase gazeuse sont séparées de sorte que seule la phase gazeuse soit ensuite envoyée vers la deuxième partie 319 de l’échangeur thermique interne 31 puis, à nouveau, vers le dispositif de compression 4.
Dans la boucle 2 de fluide caloporteur, la ligne de dérivation 220 n’est pas parcourue et la circulation du fluide caloporteur se fait essentiellement au niveau de la ligne principale 210 et de la ligne additionnelle 230.
Au sein de la boucle 2 de fluide caloporteur, le fluide caloporteur qui circule dans l’échangeur de chaleur 8 est, au moins en partie, réchauffé par l’échange de chaleur réalisé avec le fluide réfrigérant. Le fluide caloporteur circule le long de la ligne principale 210 par mise en mouvement via l’organe de mise en circulation 21, puis traverse le radiateur 22 où il est refroidi par un échange de chaleur avec le flux d’air extérieur FAi, opéré dans le radiateur 22. Il en résulte un refroidissement du fluide réfrigérant présent dans l’échangeur de chaleur 8, ce fluide réfrigérant ayant été préalablement condensé lors de son passage au travers du premier échangeur thermique 5. Le fluide réfrigérant qui traverse la première passe 81 est à l’état liquide et subit un refroidissement à une température proche de celle du flux d’air extérieur FAi. Il faut noter ici que le radiateur 22 est traversé en premier par ce flux d’air extérieur FAi, si bien que la température du fluide caloporteur est abaissée à la température la plus basse disponible en face avant du véhicule. C’est ainsi qu’il est possible d’opérer un sous-refroidissement performant du fluide réfrigérant présent dans l’échangeur de chaleur 8.
La figure 3 illustre un deuxième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1. Ce deuxième exemple de fonctionnement est sensiblement similaire à celui décrit précédemment en ce qu’il concerne un mode climatisation du circuit 3 de fluide réfrigérant et la description faite de ces éléments en référence à la figure 2 est transposable à ce deuxième exemple de fonctionnement illustré sur la figure 3. Ce deuxième exemple de fonctionnement diffère néanmoins du premier exemple de fonctionnement notamment en ce que la branche secondaire 320 du circuit 3 de fluide réfrigérant est parcourue, autrement dit l’organe de détente secondaire 321 autorise la circulation du fluide réfrigérant dans ladite branche secondaire 320. Il en résulte que le circuit 3 de fluide réfrigérant permet ici simultanément un refroidissement de l’habitacle et un refroidissement du dispositif de stockage électrique 9, directement ou via la deuxième boucle 10.
En effet, lorsque le fluide réfrigérant arrive au niveau du point premier point de divergence 311, une partie du fluide réfrigérant est dirigée vers l’organe de détente primaire 61 et vers le deuxième échangeur thermique 7, tel que décrit en référence à la figure 2, et une autre partie de ce fluide réfrigérant est dirigée vers l’organe de détente secondaire 321 de la branche secondaire 320 dans lequel il subit une détente avant de rejoindre l’échangeur thermique secondaire 322.
Dans l’échangeur thermique secondaire 322, le fluide réfrigérant, circulant dans une première passe 3221 de l’échangeur thermique secondaire 322, capte des calories du fluide caloporteur circulant dans une deuxième passe 3222 de cet échangeur thermique secondaire 322. Le fluide réfrigérant quitte l’échangeur thermique secondaire 322 sous forme majoritairement gazeuse et rejoint le premier point de convergence 312 afin d’être dirigé vers le dispositif d’accumulation 32. Dans un même temps, le fluide caloporteur qui a été refroidi dans l’échangeur thermique secondaire 322 circule dans la deuxième boucle 10 de fluide caloporteur 2 de sorte à refroidir le dispositif de stockage électrique 9. La figure 4 représente de façon schématique un troisième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 selon lequel le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage de l’habitacle, c’est-à-dire qu’il opère le réchauffement du flux d’air intérieur FA2 avant que celui-ci ne soit envoyé dans l’habitacle du véhicule. Dans ce troisième exemple de fonctionnement, la branche secondaire 320 du circuit 3 de fluide réfrigérant, couplée thermiquement au dispositif de stockage électrique 9, n’est pas parcourue. Également, dans le présent exemple de fonctionnement, le radiateur 22 est inactif, en ce sens qu’il n’est pas traversé par le fluide caloporteur.
Le fluide réfrigérant quitte le dispositif de compression 4 à l’état gazeux, à haute pression et à haute température, et se dirige vers le point de bifurcation 315. Le premier organe de régulation 121, compris dans la branche principale 310, est fermé tandis que le deuxième organe de régulation 122, compris dans la branche de dérivation 350, est ouvert. Le fluide réfrigérant comprimé est ainsi dévié de la branche principale 310 et envoyé vers la branche de dérivation 350 de manière à contourner le premier échangeur thermique 5.
Le fluide réfrigérant comprimé passe au niveau du point de raccordement 316 puis entre dans l’échangeur de chaleur 8, qui, dans le présent monde de fonctionnement, est utilisé comme condenseur. Le fluide réfrigérant circulant dans la première passe 81 de l’échangeur de chaleur 8 cède des calories au fluide caloporteur, plus froid, qui circule dans la deuxième passe 82 de l’échangeur de chaleur 8. Le fluide réfrigérant quitte ensuite l’échangeur de chaleur 8 dans un état au moins partiellement liquide et entre dans la première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31.
Lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne selon le mode chauffage, le fonctionnement de l’échangeur thermique interne 31 demeure similaire à celui précédemment exposé, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant circulant dans la première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31 réchauffe du fluide réfrigérant circulant dans la deuxième partie 319 de l’échangeur thermique interne 31, disposée en amont du dispositif de compression 4. Le fluide réfrigérant sortant de la première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31 est ainsi avantageusement refroidi puis dirigé vers le premier point de divergence 311.
A ce niveau, l’organe de détente primaire 61 et l’organe de détente secondaire 321 entravent respectivement la circulation du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur thermique 7 et la branche secondaire 320. Le fluide réfrigérant est donc dirigé sur la branche tertiaire 330. Le fluide réfrigérant traverse un organe de détente tertiaire 331, dans lequel il subit une détente, et ressort à l’état diphasique. Le fluide réfrigérant détendu passe ensuite par le deuxième point de convergence 313 puis entre dans le premier échangeur thermique 5, utilisé comme évaporateur, qui est configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre ce fluide réfrigérant et le flux d’air extérieur FAi à l’habitacle.
A titre d’exemple, le fluide réfrigérant entrant dans le premier échangeur thermique 5 peut présenter une température de l’ordre de -30°C tandis que le flux d’air extérieur FAi présente une température supérieure, par exemple de l’ordre de -20 à -5°C. Notamment, le radiateur 22 étant arrêté lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage, le flux d’air extérieur FAi passe au préalable à travers le radiateur 22 sans que sa température ne soit modifiée.
Puis, le flux d’air extérieur FAi traverse le premier échangeur thermique 5 et cède ses calories au fluide réfrigérant, plus froid, circulant dans le premier échangeur thermique 5 de sorte à l’évaporer. Le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur thermique 5 circule jusqu’au niveau du deuxième point de divergence 314 du circuit 3 de fluide réfrigérant, au niveau duquel il est envoyé vers la branche quaternaire 340. Une conduite de raccordement 305 de la branche principale 310, reliant le deuxième point de divergence 314 et le point de raccordement 316, n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant, la circulation du fluide réfrigérant dans la conduite de raccordement 305 étant interdite par l’écart de pression entre la portion haute pression et la portion basse pression du circuit 3 de fluide réfrigérant.
Le fluide réfrigérant est ainsi amené jusqu’au premier point de convergence 312 puis circule dans la branche principale 310, successivement à travers le dispositif d’accumulation 32 et la deuxième partie 319 de l’échangeur thermique interne 31, avant d’être ramené vers le dispositif de compression 4. Ainsi, dans le présent mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant contourne le deuxième échangeur thermique 7 et ne parcourt pas la branche secondaire 320, de sorte que le deuxième échangeur thermique 7 et l’échangeur thermique secondaire 322 demeurent inactifs.
Tel que précédemment exposé, lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage, le radiateur 22 est inactif et le fluide caloporteur circulant dans la boucle 2 de fluide caloporteur le contourne. Le fluide caloporteur est ainsi mis en circulation par l’organe de mise en circulation 21 puis, traverse l’échangeur de chaleur 8, contourne le radiateur 22 grâce au fait que la vanne trois voies 202 est placé dans une position autorisant la circulation de fluide caloporteur dans la ligne de dérivation 220.
Selon l’exemple de la figure 4, le fluide caloporteur ne parcourt pas la ligne additionnelle 230 de la boucle 2 de fluide caloporteur en vue du refroidissement d’au moins l’échangeur thermique 232 de la chaîne de traction électrique du véhicule. Alternativement, le refroidissement de l’échangeur thermique 232 dédié à l’élément de la chaîne de traction électrique peut être assuré en mettant en fonctionnement la pompe 231 de manière à collecter des calories auprès de l’échangeur thermique 232 puis à les décharger dans le flux d’air extérieur FAi.
Le fluide caloporteur chauffé par échange thermique au sein de l’échangeur de chaleur 8 est envoyé à l’aérotherme 23 par mise ne fonctionnement de l’organe de mise en circulation 21, l’aérotherme 23 étant configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide caloporteur et le flux d’air intérieur FA2. Le flux d’air intérieur FA2 présentant une température inférieure à celle du fluide caloporteur circulant dans l’aérotherme 23, il capte les calories de ce fluide caloporteur. Le flux d’air intérieur FA2 ainsi chauffé peut ensuite être envoyé vers l’habitacle du véhicule.
Le fluide caloporteur circule dans la ligne de dérivation 220 puis est amené jusqu’à l’échangeur de chaleur 8 qui fonctionne comme condenseur du fluide réfrigérant. Tel que précédemment exposé, le fluide caloporteur circulant dans la deuxième passe 82 de l’échangeur de chaleur 8 capte les calories du fluide réfrigérant circulant dans la première passe 81 dudit échangeur de chaleur 8. Le fluide caloporteur sortant réchauffé est ensuite envoyé vers un organe de régulation de débit 12. Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de chauffage électrique 24 peut être activé de manière à apporter des calories au fluide caloporteur, avant son entrée dans l’aérotherme 23. Ceci permet d’apporter un surplus de chauffage à l’habitacle, en fonction de la demande. La figure 5 représente un quatrième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 de la présente invention dans lequel le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage et récupération de calories, notamment celles du dispositif de stockage électrique 9.
Ce quatrième exemple de fonctionnement diffère du troisième exemple de fonctionnement en ce que la branche secondaire 320 du circuit 3 de fluide réfrigérant est parcourue par le fluide réfrigérant. L’organe de détente secondaire 321 est ouvert et configuré pour réaliser une diminution de la pression du fluide réfrigérant en amont de l’échangeur thermique secondaire 322. Tel que précédemment exposé, le fluide réfrigérant circule dans la première passe 3221 de l’échangeur thermique secondaire 322 qui fonctionne comme un évaporateur vis-à-vis du fluide réfrigérant. Une température de ce fluide réfrigérant étant inférieure à une température du fluide caloporteur qui circule dans la deuxième passe 3222 de l’échangeur thermique secondaire 322, le fluide réfrigérant capte les calories du fluide caloporteur circulant dans la deuxième boucle 10, ledit fluide caloporteur assurant ensuite le refroidissement du dispositif de stockage électrique 9 du véhicule. Avantageusement, les calories cédées par le dispositif de stockage électrique 9 au fluide caloporteur de la deuxième boucle 10 sont récupérées et permettent de réchauffer le fluide réfrigérant du circuit 3 de fluide réfrigérant en amont du dispositif de compression 4. Le fluide réfrigérant quitte ainsi l’échangeur thermique secondaire 322 à l’état gazeux et rejoint ensuite le premier point de convergence 312, puis le dispositif d’accumulation 32 sur la branche principale 310.
Pour ce qui concerne le reste du circuit 3 de fluide réfrigérant et la boucle 2 de fluide caloporteur, le présent exemple de fonctionnement est identique au troisième exemple de fonctionnement décrit en référence à la figure 4. La figure 6 illustre schématique un cinquième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 dans lequel le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage et déshumidification. Ce cinquième mode de fonctionnement peut notamment être mis en œuvre lorsque la température du flux d’air extérieur FAi est de l’ordre de o à io°C par exemple, c’est-à-dire lorsqu’il peut être nécessaire d’envoyer de l’air chaud dans l’habitacle du véhicule mais également de déshumidifier l’air circulant dans ledit habitacle afin de prévenir l’accumulation de buée sur les différentes surfaces vitrées le délimitant, ce qui pourrait gêner la visibilité du conducteur dudit véhicule.
Ce cinquième exemple de fonctionnement est sensiblement similaire au troisième exemple de fonctionnement, décrit précédemment en référence à la figure 4. Il diffère néanmoins du troisième exemple de fonctionnement en ce que, au niveau du premier point de divergence 311, le fluide réfrigérant se sépare en deux parties dont une partie est envoyée vers la branche tertiaire 330 tandis que l’autre partie continue à circuler sur la branche principale 310.
L’organe de détente primaire 61 est ainsi ouvert et configuré pour opérer une détente du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant détendu rejoint ensuite le deuxième échangeur thermique 7 dans lequel il cède des calories au flux d’air intérieur FA2. Dans le présent exemple de fonctionnement, le deuxième échangeur thermique 7 fonctionne comme un second évaporateur, en plus du premier échangeur thermique 5 qui peut alors être qualifié de premier évaporateur. Le refroidissement du flux d’air intérieur FA2 permet d’assécher le flux d’air intérieur FA2 avant de l’envoyer dans l’habitacle du véhicule, évitant ainsi la formation de buée sur les surfaces vitrées de l’habitacle. Tel qu’illustré, le fluide réfrigérant qui quitte le deuxième échangeur thermique 7 et le fluide réfrigérant qui circule dans la branche quaternaire 340, c’est- à-dire le fluide réfrigérant quittant le premier échangeur thermique 5, se rejoignent au niveau du premier point de convergence 312 avant d’être amenés au dispositif d’accumulation 32.
La figure 7 illustre un sixième exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 dans lequel le circuit 3 de fluide réfrigérant est en mode chauffage et déshumidification. Ce sixième exemple de fonctionnement peut notamment être mis en œuvre lorsque le flux d’air extérieur FAi présente une température de l’ordre de 10 à 20°C , c’est-à-dire lorsqu’il peut être nécessaire d’assurer un faible réchauffement du flux d’air intérieur FA2, envoyé vers l’habitacle, et qu’il faut assurer la déshumidification de l’air présent dans l’habitacle afin de prévenir l’accumulation de buée sur les différentes surfaces vitrées. Le sixième exemple de fonctionnement diffère du cinquième exemple de fonctionnement en ce que le premier échangeur thermique 5 n’est pas exploité et en ce que la branche tertiaire 330 et la branche quaternaire 340 du circuit 3 de fluide réfrigérant ne sont pas parcourues par le fluide réfrigérant. En d’autres termes, le deuxième échangeur thermique 7 permet à lui seul d’évaporer une quantité suffisante de fluide réfrigérant pour que le cycle thermodynamique du circuit 3 de fluide réfrigérant s’opère. Ainsi, dans le présent mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant comprimé et gazeux sortant du dispositif de compression 4 est envoyé, au niveau du point de bifurcation 315, vers la branche de dérivation 350 de sorte à contourner le premier échangeur thermique 5. Tel que précédemment exposé, un tel contournement peut être mis en œuvre par la fermeture du premier organe de régulation 121 et l’ouverture du deuxième organe de régulation 122, respectivement compris sur la branche principale 310 et la branche de dérivation 350.
Le fluide réfrigérant passe ensuite au niveau du point de raccordement 316 et est amené vers l’échangeur de chaleur 8, la clapet anti-retour 33, disposé sur la conduite de raccordement 305 de la branche principale 310, empêchant le retour du fluide réfrigérant vers le premier échangeur thermique 5. L’échangeur de chaleur 8 est alors utilisé comme un condenseur de sorte que le fluide réfrigérant circulant dans la première passe 81 de cet échangeur de chaleur 8 cède ses calories au fluide caloporteur circulant dans la deuxième passe 82 dudit échangeur de chaleur 8. Le fluide réfrigérant sort de l’échangeur de chaleur 8 au moins en partie condensé et est envoyé dans la première partie 318 de l’échangeur thermique interne 31 puis dans l’organe de détente primaire 61, dans lequel il est détendu.
Le fluide réfrigérant détendu entre ensuite dans le deuxième échangeur thermique 7 qui, tel que décrit en référence au cinquième exemple de fonctionnement et à la figure 6, fonctionne comme un évaporateur de sorte à assurer le refroidissement, et donc l’assèchement, du flux d’air intérieur FA2 avant qu’il ne soit envoyé dans l’habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant quitte ensuite le deuxième échangeur thermique 7 à l’état gazeux et rejoint le dispositif d’accumulation 32. Le reste de ce circuit 3 de fluide réfrigérant et de la boucle 2 de fluide caloporteur fonctionnent quant à eux de façon similaire au cinquième exemple de fonctionnement illustré sur la figure 6.
Dans le système de traitement thermique 1 exposé ci-dessus, le circuit 3 de fluide réfrigérant est configuré de sorte que le fluide réfrigérant circule dans le même sens au niveau de premier échangeur thermique 5 lorsqu’il fonctionne en mode climatisation ou en mode chauffage. Autrement dit, dans les exemples de fonctionnement illustrés aux figures 2 et 3, pour lesquels le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode climatisation et le premier échangeur thermique 5 est utilisé comme condenseur, le fluide réfrigérant entre dans le premier échangeur thermique 5 à l’état essentiellement gazeux au niveau d’une première extrémité 51 du premier échangeur thermique 5 et en ressort à l’état liquide au niveau d’une deuxième extrémité 52. Dans les exemples de fonctionnement illustrés aux figures 4 à
7, pour lesquels le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode chauffage et le premier échangeur thermique peut être utilisé comme évaporateur, le fluide réfrigérant entre dans le premier échangeur thermique 5 à l’état diphasique au niveau de cette même première extrémité 51 du premier échangeur thermique 5 et en ressort à l’état majoritairement gazeux au niveau de la deuxième extrémité 52.
La figure 8 illustre schématiquement une architecture alternative du système de traitement dans laquelle le fluide réfrigérant circule selon des sens de circulation opposés selon que le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en mode climatisation ou en mode chauffage. Une telle architecture permet d’optimiser l’efficacité des échanges thermiques prenant place au sein du premier échangeur thermique 5. Il est entendu que les éléments communs à ces deux modes de réalisation portent les mêmes références. Également, la description des différents exemples de fonctionnement faite en référence au système de traitement thermique 1 illustré sur la figure 1 est transposable au mode de réalisation alternatif tel qu’illustré à la figure
8.
Le circuit 3 de fluide réfrigérant illustré à la figure 8 se distingue de ceux représentés dans les figures 1 à 7 en ce que la branche tertiaire 330 bifurque le fluide réfrigérant de la branche principale 310 entre l’échangeur de chaleur 8 et l’organe de détente primaire 61 et l’amène à la branche principale 310, entre le premier échangeur de chaleur 5 et l’échangeur de chaleur 8.
Sur la figure 8, la branche tertiaire 330 bifurque de la branche principale 310 au niveau du premier point de divergence 311. En revanche, la position du deuxième point de convergence 313, reliant la branche tertiaire 330 à la branche principale 310, est modifiée. Tel que précédemment décrit en références aux figures 1 à 7, la branche tertiaire 330 comprend au moins l’organe de détente tertiaire 331.
Également, le circuit 3 de fluide réfrigérant selon la présente alternative se distingue de ceux précédemment exposés en ce que la branche quaternaire 340 bifurque de la branche principale 310 au niveau du deuxième point de divergence 314, compris entre le premier échangeur thermique 5 et le dispositif de compression 4, et rejoint ladite branche principale 310 au niveau du premier point de convergence 312.
En d’autres termes, le deuxième point de convergence 313 et le deuxième point de divergence 314, raccordant respectivement la branche tertiaire 330 et la branche quaternaire 340 à la branche principale 310, présentent, notamment par rapport au premier échangeur thermique 5, des positions inverses de ce qui a été précédemment décrit en référence aux figures 1 à 7.
Lorsque le circuit 3 de fluide réfrigérant selon la présente alternative met en œuvre le mode climatisation, le cheminement du fluide réfrigérant dans le circuit 3 de fluide réfrigérant, limité à la branche principale 310, voire également à la branche secondaire 320, est identique à ce qui a été précédemment décrit, notamment en référence aux figures 2 et 3. Le fluide réfrigérant entre ainsi dans le premier échangeur thermique 5, utilisé comme condenseur, à l’état gazeux au niveau de la première extrémité 51 du premier échangeur thermique 5 et en ressort à l’état essentiellement liquide au niveau de la deuxième extrémité 52.
La figure 9 illustre un exemple de fonctionnement du système de traitement thermique 1 selon lequel le circuit 3 de fluide réfrigérant fonctionne en tant que pompe à chaleur, similairement au mode de fonctionnement précédemment exposé à la figure 4. La description faite du circuit 3 de fluide réfrigérant et de la boucle 2 de fluide caloporteur s’applique ainsi à la présente alternative, celle-ci différant en ce que, lorsque le fluide réfrigérant arrive à l’état liquide au niveau du premier point de divergence 311, la partie du fluide réfrigérant envoyée sur la branche tertiaire 330 est amenée par la branche tertiaire 330 jusqu’à la deuxième extrémité 52 du premier échangeur thermique 5, configuré pour être utilisé comme évaporateur, en lieu de la première extrémité 51 du premier échangeur thermique tel que cela a été exposé pour les figures 1 à 7.
Tel que précédemment exposé, le fluide réfrigérant est évaporé par échange thermique avec le flux d’air extérieur FAi. Puis, il ressort au moins en partie gazeux au niveau de la première extrémité 51 du premier échangeur thermique 5, passe le deuxième point de divergence 314 puis circule le long de la branche quaternaire 340 jusqu’au premier point de convergence 312 afin d’être amené jusqu’au dispositif d’accumulation 32. Le reste du circuit 3 de fluide réfrigérant, le cheminement de ce dernier, ainsi que la boucle de fluide réfrigérant demeurent identiques à ce qui a été précédemment exposé, notamment dans le troisième exemple de fonctionnement, en référence à la figure 3.
La présente invention propose ainsi un système de traitement thermique dans lequel un radiateur d’une boucle de fluide caloporteur est disposé en face avant du véhicule, en amont, selon le sens de circulation d’un flux d’air extérieur, d’un échangeur thermique d’un circuit 3 de fluide réfrigérant. Le système de traitement thermique selon l’invention comprend également un échangeur de chaleur configuré pour opérer un échange thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur de sorte à assurer le sous-refroidissement du fluide réfrigérant, notamment lorsque le circuit fonctionne selon le mode climatisation afin d’améliorer le coefficient de performance du système dans son ensemble.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tous moyens et configurations équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. En particulier, l’architecture de la boucle de circulation du fluide caloporteur et l’architecture du circuit de fluide réfrigérant peuvent être modifiées sans nuire à l’invention dans la mesure où elles permettent de remplir les fonctionnalités du système de traitement thermique décrites et illustrées dans le présent document.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de traitement thermique (1) destiné à un véhicule comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant (3) et au moins une boucle (2) de fluide caloporteur, le circuit (3) de fluide réfrigérant comprenant au moins un premier échangeur thermique (5) et un deuxième échangeur thermique (7), le premier échangeur thermique (5) étant configuré pour mettre en œuvre un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur (FAi) à l’habitacle du véhicule et le deuxième échangeur thermique (7) étant configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air intérieur (FA2) destiné à être envoyé dans l’habitacle, la boucle (2) de fluide caloporteur comprenant au moins un radiateur (22) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le flux d’air extérieur (FAi) et le fluide caloporteur, le système de traitement thermique (1) comprenant au moins un échangeur de chaleur (8) configuré pour mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant circulant dans le circuit (3) et le fluide caloporteur circulant dans la boucle (2), caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (8) est disposé sur le circuit (3) de fluide réfrigérant entre le premier échangeur thermique (5) et le deuxième échangeur thermique (7), l’échangeur de chaleur (8) et le radiateur (22) étant disposés dans la boucle (2) de fluide caloporteur de manière à ce que le radiateur (22) décharge dans le flux d’air extérieur (FAi) des calories captées par l’échangeur de chaleur (8).
2. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’échangeur de chaleur (8) est disposé dans la boucle (2) de fluide caloporteur en aval du radiateur (22), selon le sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle (2) de fluide caloporteur.
3. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 1, dans lequel l’échangeur de chaleur (8) est disposé dans la boucle (2) de fluide caloporteur en amont du radiateur (22), selon le sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle (2) de fluide caloporteur.
4. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit (3) de fluide réfrigérant est un circuit fermé qui comprend au moins une branche principale (310) sur laquelle sont agencés au moins un dispositif de compression (4), le premier échangeur thermique (5), le deuxième échangeur thermique (7) et au moins un organe de détente (6), dit organe de détente primaire (61), agencé entre l’échangeur de chaleur (8) et le deuxième échangeur thermique (7), le radiateur (22) étant disposé en amont du premier échangeur thermique (5) selon le sens de circulation (S3) du flux d’air extérieur (FAi).
5. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit (3) de fluide réfrigérant comprend une branche secondaire (320) qui s’étend entre un premier point de divergence (311), compris entre l’échangeur de chaleur (8) et le deuxième échangeur thermique (7), et un premier point de convergence (312), compris entre le deuxième échangeur thermique (7) et le dispositif de compression (4), la branche secondaire (320) comprenant au moins un organe de détente secondaire (321) et un échangeur thermique secondaire (322) couplé thermiquement à un dispositif de stockage électrique (9) du véhicule.
6. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 5, dans lequel le circuit (3) de fluide réfrigérant comprend une branche tertiaire (330) qui bifurque le fluide réfrigérant de la branche principale (310) entre l’échangeur de chaleur (8) et l’organe de détente primaire (61) et l’amène à la branche principale (310) en un deuxième point de convergence (313) situé en aval du dispositif de compression (4), entre le dispositif de compression (4) et le premier échangeur thermique (5), la branche tertiaire (330) comprenant au moins un organe de détente tertiaire (331).
7. Système de traitement thermique (1) selon la revendication 5, dans lequel le circuit (3) de fluide réfrigérant comprend une branche tertiaire (330) qui bifurque le fluide réfrigérant de la branche principale (310) entre l’échangeur de chaleur (8) et l’organe de détente primaire (61) et l’amène à la branche principale (310) en un deuxième point de convergence (313) situé en aval du premier échangeur thermique (5), entre ce premier échangeur thermique (5) et l’échangeur de chaleur (8), la branche tertiaire (330) comprenant au moins un organe de détente tertiaire (331).
8. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le circuit (3) de fluide réfrigérant comprend une branche de dérivation (350) qui diverge de la branche principale (310) en aval du dispositif de compression (4), entre ce dispositif de compression (4) et le premier échangeur thermique (5), la branche de dérivation (350) présentant un point de raccordement (316) avec ladite branche principale (310) situé entre le premier échangeur thermique (5) et l’échangeur de chaleur (8), en aval du premier échangeur thermique (5) et d’un clapet anti-retour (33).
9. Système de traitement thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la branche principale (310) et/ou la branche de dérivation (350) comprennent au moins un organe de régulation (12) du débit de fluide réfrigérant agencé entre le dispositif de compression (4) et le premier échangeur thermique (5).
10. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la boucle (2) de fluide caloporteur est une boucle fermée qui comprend au moins une ligne principale (210), sur laquelle sont au moins agencés le radiateur (22), l’échangeur de chaleur (8) et un organe de mise en circulation (21) du fluide caloporteur, et au moins une ligne de dérivation (220) qui diverge de la ligne principale (210) entre l’organe de mise en circulation (21) du fluide caloporteur et le radiateur (22), la ligne de dérivation (220) présentant un point de jonction (201) avec ladite ligne principale (210) disposé entre le radiateur (22) et l’échangeur de chaleur (8).
11. Système de traitement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la boucle (2) de fluide caloporteur comprend au moins une ligne additionnelle (230) de circulation du fluide caloporteur qui comprend au moins un échangeur thermique dédié au traitement thermique d’au moins un élément (232) de la chaîne de traction électrique du véhicule automobile.
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