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FR3126345A1 - Systeme de conditionnement thermique - Google Patents

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FR3126345A1
FR3126345A1 FR2108937A FR2108937A FR3126345A1 FR 3126345 A1 FR3126345 A1 FR 3126345A1 FR 2108937 A FR2108937 A FR 2108937A FR 2108937 A FR2108937 A FR 2108937A FR 3126345 A1 FR3126345 A1 FR 3126345A1
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FR
France
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flow
connection point
branch
heat
conditioning system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2108937A
Other languages
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
Priority to FR2108937A priority Critical patent/FR3126345A1/fr
Priority to PCT/EP2022/073692 priority patent/WO2023025896A1/fr
Priority to EP22768831.4A priority patent/EP4392276A1/fr
Priority to CN202280068667.8A priority patent/CN118176123A/zh
Publication of FR3126345A1 publication Critical patent/FR3126345A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

L’invention concerne un système de conditionnement thermique (100) comportant un circuit (1) de fluide réfrigérant comportant:- Une boucle principale (A) comprenant successivement :-- un premier dispositif de compression (1),-- un deuxième dispositif de compression (2),-- un premier échangeur de chaleur (31) configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur (F1),-- un premier détendeur (41),-- un premier évaporateur (3),- Une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11) disposé sur la boucle principale (A) entre le premier échangeur (31) et le premier détendeur (41) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) entre le premier dispositif de compression (1) et le deuxième dispositif de compression (2), la première branche de dérivation (B) comportant un deuxième détendeur (42) et un deuxième évaporateur (4),- un échangeur de chaleur interne (5) disposé conjointement sur la boucle principale (A) entre le premier point de raccordement (11) et le premier détendeur (41), et sur la première branche de dérivation (B) entre le deuxième détendeur (42) et le deuxième évaporateur (4). Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

SYSTEME DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent par exemple équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent d’assurer une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme par exemple l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, lorsque le véhicule est à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur.
Il est bien connu, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique, de refroidir un ou plusieurs éléments de la chaine de traction électrique. En particulier, il est souhaitable de refroidir la batterie de stockage d’énergie électrique afin de la maintenir dans une plage de température favorable à son fonctionnement. Un tel refroidissement est assuré grâce à un échangeur de chaleur fonctionnant en évaporateur de fluide réfrigérant, et couplé thermiquement avec la batterie. Le débit de fluide réfrigérant nécessaire est en général fourni par un compresseur unique. La volonté de réduire la durée de charge de la batterie conduit à utiliser des puissances électriques de charge de plus en plus élevées, ce qui augmente aussi le besoin en puissance de refroidissement à fournir. Un compresseur unique peut devenir insuffisant pour assurer un débit de fluide réfrigérant adéquat. Des applications faisant appel à deux compresseurs distincts ont ainsi été développées. L’une d’entre elles est décrite dans le brevet FR3075705.
Il est par ailleurs classique de réaliser le chauffage de l’habitacle du véhicule en condensant le fluide réfrigérant à haute pression dans un échangeur de chaleur traversé par un flux d’air alimentant l’habitacle. Un dispositif de chauffage électrique additionnel est fréquemment utilisé en complément, afin d’accélérer le chauffage par ambiance froide, notamment lorsque la température ambiante est négative. Un tel dispositif de chauffage additionnel présente les inconvénients d’augmenter le cout, l’encombrement et le poids du système.
Il existe donc un besoin de disposer d’un système de conditionnement thermique capable de fournir une puissance de refroidissement batterie plus élevée que celle des systèmes existants, tout en étant également capable d’assurer le chauffage de l’habitacle du véhicule avec un faible temps de réponse sans utiliser de dispositif de chauffage additionnel. Il est également souhaitable de disposer de modes de fonctionnement permettant de diminuer la consommation énergétique du système, en adaptant aux conditions de fonctionnement la récupération de la chaleur des différentes sources de chaleur disponibles.
Résumé
A cette fin, la présente invention propose Système de conditionnement thermique comportant un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant:
- Une boucle principale comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant:
-- un premier dispositif de compression ,
-- un deuxième dispositif de compression ,
-- un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur ,
-- un premier détendeur ,
-- un premier évaporateur ,
- Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier détendeur à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier dispositif de compression et en amont du deuxième dispositif de compression, la première branche de dérivation comportant successivement un deuxième détendeur et un deuxième évaporateur ,
- un premier échangeur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier détendeur, et sur la première branche de dérivation en aval du deuxième détendeur et en amont du deuxième évaporateur.
Cette architecture de circuit, associant deux dispositifs de compression et d’au moins deux évaporateurs, permet de fournir une puissance maximale de refroidissement élevée en tout permettant une bonne efficacité énergétique sur une large plage de puissance de fonctionnement.
Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
Le système de conditionnement thermique est configuré pour fonctionner au moins selon un mode dans lequel le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation est à l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne.
Le deuxième évaporateur est ainsi rendu inactif, c’est-à-dire que même si un débit de fluide réfrigérant parcourt le deuxième évaporateur, ce débit de fluide réfrigérant ne subit pas de transfert thermique, ou au plus un transfert thermique négligeable par rapport à la capacité nominale du deuxième évaporateur. Ce mode de fonctionnement permet d’optimiser le fonctionnement du système de conditionnement thermique dans certaines conditions de fonctionnement. Par exemple, ce mode de fonctionnement permet de diminuer l’enthalpie à l’entrée du premier évaporateur et permet d’augmenter l’échange thermique dans le premier évaporateur.
Le deuxième détendeur est contrôlé par une mesure en sortie du premier échangeur interne d’une surchauffe du fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique est un système de conditionnement thermique d’un véhicule automobile.
Selon un mode de réalisation, le premier fluide caloporteur est un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.
En variante, le premier fluide caloporteur est un flux d’air extérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.
Selon un exemple de réalisation, le premier évaporateur est couplé thermiquement avec un premier élément d’une chaine de traction d’un véhicule automobile.
Le premier élément de la chaine de traction électrique comprend par exemple un moteur électrique de traction du véhicule.
Le premier élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut également comprendre un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.
Selon une mise en œuvre possible, le premier évaporateur est couplé thermiquement avec le premier élément par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une première boucle secondaire de liquide caloporteur.
Selon une autre mise en œuvre possible, le premier évaporateur est en contact avec le premier élément.
Selon un exemple de réalisation, le deuxième évaporateur est couplé thermiquement avec un deuxième élément d’une chaine de traction d’un véhicule automobile.
Par exemple, le deuxième élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.
La batterie peut fournir l’énergie nécessaire à la traction du véhicule.
Selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, le deuxième évaporateur est couplé thermiquement avec le deuxième élément par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une deuxième boucle secondaire de liquide caloporteur.
Selon une variante de réalisation, le deuxième évaporateur est en contact avec le deuxième élément.
La deuxième boucle secondaire est isolée de la première boucle secondaire de liquide caloporteur.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier dispositif de compression et en amont du deuxième point de raccordement à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième dispositif de compression et en amont du premier échangeur de chaleur.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier point de raccordement.
Selon un mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comprend une première vanne trois voies disposée conjointement sur la boucle principale et sur la première branche de dérivation.
Selon un mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comprend une deuxième vanne trois voies disposée conjointement sur la deuxième branche de dérivation et sur la troisième branche de dérivation.
Le cinquième point de raccordement peut être confondu avec le troisième point de raccordement.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte successivement un troisième détendeur et deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur.
Le deuxième fluide caloporteur est un flux d’air extérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le troisième détendeur et le deuxième échangeur de chaleur.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du quatrième point de raccordement et en amont du sixième point de raccordement à un huitième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du premier point de raccordement.
Le système de conditionnement thermique peut comporter une cinquième branche de dérivation reliant un neuvième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième évaporateur à un dixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur interne et en amont du premier détendeur.
Le système de conditionnement thermique peut également comporter une sixième branche de dérivation reliant un onzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du dixième point de raccordement et en amont du premier détendeur à un douzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier évaporateur et en amont du premier dispositif de compression, la sixième branche de dérivation comprenant successivement un quatrième détendeur et un troisième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.
Le système de conditionnement thermique peut en outre comporter une septième branche de dérivation reliant un treizième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du huitième point de raccordement à un quatorzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du douzième point de raccordement et en amont du premier dispositif de compression.
Le quatorzième point de raccordement peut être confondu avec le douzième point de raccordement.
Selon un mode de réalisation, la boucle principale comporte un quatrième échangeur de chaleur disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du premier point de raccordement, le quatrième échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule.
En variante ou de manière complémentaire, le système de conditionnement thermique comporte un échangeur bifluide disposé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du huitième point de raccordement, et sur une boucle auxiliaire de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
L’échangeur bifluide est disposé en amont du quatrième échangeur de chaleur selon le sens de circulation du fluide réfrigérant.
La boucle auxiliaire de liquide caloporteur comporte un cinquième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule.
De préférence, le quatrième échangeur de chaleur est disposé en amont du cinquième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur.
De préférence encore, le cinquième échangeur de chaleur est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur.
Selon un exemple de mise en œuvre, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du quatorzième point de raccordement et en amont du premier dispositif de compression.
En variante, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du huitième point de raccordement et en amont du premier point de raccordement.
Selon un mode de réalisation, la boucle principale comporte un deuxième échangeur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant et en amont du premier dispositif de compression, et sur la boucle principale en aval du dixième point de raccordement et en amont du onzième point de raccordement.
Selon un mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comporte un troisième échangeur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier échangeur interne, et sur la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement et en amont du deuxième dispositif de compression.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte en outre une huitième branche de dérivation reliant un quinzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du quatorzième point de raccordement et en amont du premier dispositif de compression à un seizième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du neuvième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.
Selon un mode de réalisation, la boucle principale A comporte une première vanne d’arrêt disposée entre le premier point de raccordement et le dixième point de raccordement.
De même, la quatrième branche de dérivation comporte une deuxième vanne d’arrêt.
De même, la septième branche de dérivation comporte une troisième vanne d’arrêt.
Selon un mode de réalisation, la première branche de dérivation B comporte un premier clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du neuvième point de raccordement vers le deuxième évaporateur.
De même, la cinquième branche de dérivation comporte un deuxième clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du dixième point de raccordement vers le neuvième point de raccordement.
La sixième branche de dérivation comporte également un troisième clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du douzième point de raccordement vers le troisième échangeur de chaleur.
La septième branche de dérivation comporte aussi un quatrième clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du quatorzième point de raccordement vers le treizième point de raccordement.
Selon une mise en œuvre de l’invention, le premier échangeur interne est un échangeur à plaques.
Ce type d’échangeur offre de bonnes performances en termes d’échanges thermiques, en particulier pour la gamme de puissance thermique correspondant à un échangeur interne. De plus, ce type d’échangeur est peu onéreux à fabriquer et d’une forme compacte permettant une intégration aisée.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le premier dispositif de compression et le deuxième dispositif de compression sont deux compresseurs indépendants.
Selon un autre mode de réalisation, le premier dispositif de compression et le deuxième dispositif de compression sont respectivement un premier étage de compression et un deuxième étage de compression d’un même compresseur.
Le compresseur comprend un corps contenant le premier étage de compression et le deuxième étage de compression.
Le corps du compresseur comprend la deuxième branche de dérivation.
Le corps du compresseur comprend une portion de boucle principale s’étendant entre l’entrée du premier dispositif de compression et le quatrième point de raccordement.
Le corps du compresseur comprend le deuxième point de raccordement. De même, le corps du compresseur comprend le cinquième point de raccordement.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un premier carter définissant un volume de réception. Une portion de boucle principale s’étendant entre le troisième point de raccordement et le deuxième point de raccordement est contenue à l’intérieur du premier carter. Une portion de la deuxième branche de dérivation comprenant le cinquième point de raccordement est aussi contenue à l’intérieur du premier carter. Une portion de la troisième branche de dérivation comprenant le cinquième point de raccordement est également contenue à l’intérieur du premier carter.
Le premier carter comporte des entrée/sorties de fluide réfrigérant, chaque entrée/sortie permettant une connexion fluidique avec une portion du circuit de fluide réfrigérant.
En variante, ou de manière complémentaire, le système de conditionnement thermique comprend un deuxième carter définissant un volume de réception. La quatrième branche de dérivation, le troisième détendeur et une portion de boucle principale s’étendant entre le troisième détendeur et le septième point de raccordement sont contenus à l’intérieur du deuxième carter. De même, le deuxième détendeur, la première vanne d’arrêt, l’échangeur interne et une portion de boucle principale s’étendant entre le huitième point de raccordement et l’échangeur interne sont contenus à l’intérieur du deuxième carter.
Le deuxième carter comporte des entrée/sorties de fluide réfrigérant, chaque entrée/sortie permettant une connexion fluidique avec une portion du circuit de fluide réfrigérant.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit d’inactivation du deuxième évaporateur, dans lequel :
- le fluide réfrigérant se divise au premier point de raccordement en un premier débit circulant dans la première branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale ,
- le premier débit circule successivement dans le deuxième détendeur où il subit une détente, dans le premier échangeur interne, dans le deuxième évaporateur ,
- le deuxième débit circule dans le premier échangeur interne,
et dans lequel le premier débit est dans l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne.
Ainsi, le deuxième évaporateur est alimenté en vapeur surchauffée. L’échange thermique dans le deuxième évaporateur est négligeable dans ces conditions. Ce mode de fonctionnement permet de minimiser l’enthalpie du fluide réfrigérant en sortie de la section d’échange thermique de l’échangeur interne disposée sur la boucle principale, sans effectuer d’échange de chaleur dans le deuxième évaporateur. La capacité de refroidissement du système est alors maximisée, et peut être répartie entre le premier évaporateur et le troisième échangeur de chaleur.
L’invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage habitacle avec récupération d’énergie, dans lequel :
- un premier débit de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire,
- un deuxième débit de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans la première branche de dérivation et rejoint le premier débit, formant un débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,
- le débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans le deuxième dispositif de compression où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, dans la quatrième branche de dérivation,
- se divise en un troisième débit circulant dans la première branche de dérivation et un quatrième débit circulant dans la boucle principale,
le troisième débit circule successivement dans le deuxième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le premier échangeur interne, dans le deuxième évaporateur où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en sortie du premier dispositif de compression,
- le quatrième débit circule dans le premier échangeur interne, dans le premier détendeur où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression.
Ce mode de fonctionnement permet d’assurer un chauffage de l’habitacle en dissipant dans le flux d’air intérieur la chaleur du fluide réfrigérant circulant successivement dans les deux dispositifs de compression. Le cycle thermodynamique est bouclé en absorbant de la chaleur au niveau du premier évaporateur et du deuxième évaporateur. Cette chaleur est récupérée respectivement du premier élément et du deuxième élément. La répartition entre la chaleur absorbée au niveau du premier évaporateur et la chaleur absorbée au niveau du deuxième évaporateur est réalisée en ajustant le régime de rotation du premier dispositif de compression et du deuxième dispositif de compression. Ce mode permet d’obtenir une puissance de chauffage élevée sans avoir recours à un dispositif de chauffage additionnel.
L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de refroidissement habitacle et refroidissement groupe motopropulseur, dans lequel :
- un premier débit de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression où il passe à pression intermédiaire, puis circule successivement dans la deuxième branche de dérivation ,
- un deuxième débit de fluide réfrigérant circule successivement dans le deuxième dispositif de compression où il passe à pression intermédiaire et dans la deuxième branche de dérivation, et rejoint le premier débit, formant un débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,
- le débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule successivement dans la troisième branche de dérivation, dans le deuxième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur ,
se divise en un troisième débit circulant dans la première branche de dérivation et un quatrième débit circulant dans la boucle principale ,
le troisième débit circule successivement dans le deuxième détendeur où il subit une détente, dans la deuxième section d’échange thermique du premier échangeur interne, dans le deuxième évaporateur où il absorbe de la chaleur,
le quatrième débit circule successivement dans la première section d’échange thermique du premier échangeur interne, dans le quatrième détendeur où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur.
L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage batterie et récupération d’énergie dans lequel :
- un débit le fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire, dans le deuxième dispositif de compression où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur, dans la quatrième branche de dérivation, dans la première branche de dérivation, dans le deuxième détendeur, dans le deuxième évaporateur où il cède de la chaleur, dans la cinquième branche de dérivation, dans le premier détendeur où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression.
Un chauffage du deuxième élément de la chaine de traction peut ainsi être assuré. Une partie de la chaleur cédée au deuxième élément provient de la chaleur prélevée au premier élément de la chaine de traction. Par exemple, la batterie peut être chauffée tout en récupérant la chaleur dégagée par le module électronique, ce qui minimise l’énergie dépensée.
En variante, le débit de fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression où il passe à haute pression, dans la deuxième branche de dérivation, dans le premier échangeur de chaleur. Le reste du parcours est identique. Selon cette variante du mode dit de chauffage batterie et récupération d’énergie, seul le premier dispositif de compression fonctionne. Le deuxième dispositif de compression ne fonctionne pas, et est contourné par le fluide réfrigérant à haute pression.
L’invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de refroidissement accéléré, dans lequel :
- un débit de fluide réfrigérant à basse pression se divise entre un premier débit et un deuxième débit,
- le premier débit circule dans le premier dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire,
- le deuxième débit circule dans le deuxième dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire, circule dans la deuxième branche de dérivation et rejoint le premier débit, formant un débit de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,
le débit circule dans la troisième branche de dérivation, rejoint la boucle principale, circule successivement dans le deuxième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur, dans le quatrième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation de l’invention,
est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation de l’invention,
est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un quatrième mode de réalisation de l’invention,
est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un cinquième mode de réalisation de l’invention
est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un premier mode de fonctionnement, dit mode dit d’inactivation du deuxième évaporateur,
est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un deuxième mode de fonctionnement, dit mode dit de chauffage habitacle avec récupération d’énergie,
est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un troisième mode de fonctionnement, mode dit de refroidissement habitacle et refroidissement groupe motopropulseur,
est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un quatrième mode de fonctionnement, dit mode de chauffage batterie et récupération d’énergie,
est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le cinquième mode de réalisation, fonctionnant suivant un mode de fonctionnement, dit mode de refroidissement accéléré,
est une vue schématique d’une variante du système de conditionnement thermique de la .

Claims (14)

  1. Système de conditionnement thermique (100) comportant un circuit de fluide réfrigérant (10) configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant (10) comportant:
    - Une boucle principale (A) comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant:
    -- un premier dispositif de compression (1),
    -- un deuxième dispositif de compression (2),
    -- un premier échangeur de chaleur (31) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur (F1),
    -- un premier détendeur (41),
    -- un premier évaporateur (3),
    - Une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur de chaleur (31) et en amont du premier détendeur (41) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier dispositif de compression (1) et en amont du deuxième dispositif de compression (2), la première branche de dérivation (B) comportant successivement un deuxième détendeur (42) et un deuxième évaporateur (4),
    - un premier échangeur interne (5) disposé conjointement sur la boucle principale (A) en aval du premier point de raccordement (11) et en amont du premier détendeur (41), et sur la première branche de dérivation (B) en aval du deuxième détendeur (42) et en amont du deuxième évaporateur (4), le système de conditionnement thermique (100) étant configuré pour fonctionner au moins selon un mode de fonctionnement dans lequel le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation (B) est à l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne (5).
  2. Système de conditionnement thermique selon la revendication 1, dans lequel le système de conditionnement thermique (100) est un système de conditionnement thermique d’un véhicule automobile,
    dans lequel le premier fluide caloporteur (F1) est un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle d’un véhicule automobile,
    dans lequel le premier évaporateur (3) est couplé thermiquement avec un premier élément (25) d’une chaine de traction d’un véhicule automobile, le premier élément (25) comprenant notamment un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule,
    et dans lequel le deuxième évaporateur (4) est couplé thermiquement avec un deuxième élément (30) d’une chaine de traction d’un véhicule automobile, le deuxième élément (30) comprenant notamment une batterie de stockage d’énergie électrique.
  3. Système de conditionnement thermique selon la revendication 1 ou 2, comportant une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier dispositif de compression (1) et en amont du deuxième point de raccordement (12) à un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième dispositif de compression (2) et en amont du premier échangeur de chaleur (31).
  4. Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, comportant une troisième branche de dérivation (D) reliant un cinquième point de raccordement (15) disposé sur la deuxième branche de dérivation (C) à un sixième point de raccordement (16) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur de chaleur (31) et en amont du premier point de raccordement (11).
  5. Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la boucle principale (A) comporte successivement un troisième détendeur (43) et un deuxième échangeur de chaleur (32) configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur (F2), le deuxième fluide caloporteur (F2) étant un flux d’air extérieur (Fe) à un habitacle d’un véhicule automobile.
  6. Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 3 et avec la revendication 4, comportant une quatrième branche de dérivation (E) reliant un septième point de raccordement (17) disposé sur la boucle principale (A) en aval du quatrième point de raccordement (14) et en amont du sixième point de raccordement (16) à un huitième point de raccordement (18) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur de chaleur (32) et en amont du premier point de raccordement (11).
  7. Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, comportant une cinquième branche de dérivation (F) reliant un neuvième point de raccordement (19) disposé sur la première branche de dérivation (B) en aval du deuxième évaporateur (4) à un dixième point de raccordement (20) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur interne (5) et en amont du premier détendeur (41).
  8. Système de conditionnement thermique selon la revendication précédente, comportant une sixième branche de dérivation (G) reliant un onzième point de raccordement (21) disposé sur la boucle principale (A) en aval du dixième point de raccordement (20) et en amont du premier détendeur (41) à un douzième point de raccordement (22) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier évaporateur (3) et en amont du premier dispositif de compression (1), la sixième branche de dérivation (G) comprenant successivement un quatrième détendeur (44) et un troisième échangeur de chaleur (33) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air (Fi) intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.
  9. Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier dispositif de compression (1) et le deuxième dispositif de compression (2) sont deux compresseurs indépendants.
  10. Système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier échangeur interne (5) est un échangeur à plaques.
  11. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 10, dans un mode dit d’inactivation du deuxième évaporateur (4), dans lequel :
    - le fluide réfrigérant se divise au premier point de raccordement (11) en un premier débit (Q1) circulant dans la première branche de dérivation (B) et un deuxième débit (Q2) circulant dans la boucle principale (A),
    - le premier débit (Q1) circule successivement dans le deuxième détendeur (42) où il subit une détente, dans le premier échangeur interne (5), dans le deuxième évaporateur (4),
    - le deuxième débit (Q2) circule dans le premier échangeur interne (5),
    et dans lequel le premier débit (Q1) est dans l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne (5).
  12. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec la revendication 2 et avec la revendication 6, dans un mode dit de chauffage habitacle avec récupération d’énergie, dans lequel :
    - un premier débit (Q1) de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression (1) où il passe à une pression intermédiaire,
    - un deuxième débit (Q2) de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans la première branche de dérivation (B) et rejoint le premier débit (Q1), formant un débit total (Q) de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,
    - le débit total (Q) de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans le deuxième dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur (31) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi), dans la quatrième branche de dérivation (E),
    - se divise en un troisième débit (Q3) circulant dans la première branche de dérivation (B) et un quatrième débit (Q4) circulant dans la boucle principale (A),
    le troisième débit (Q3) circule successivement dans le deuxième détendeur (42) où il passe à pression intermédiaire, dans le premier échangeur interne (5), dans le deuxième évaporateur (4) où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier débit (Q1) de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale (A) en sortie du premier dispositif de compression (1),
    - le quatrième débit (Q4) circule dans le premier échangeur interne (5), dans le premier détendeur (41) où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur (3) où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression (1).
  13. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec les revendications 2 à 5, le premier échangeur de chaleur interne (5) comportant une première section d’échange thermique (5a) disposée sur la boucle principale (A) et une deuxième section d’échange thermique (5b) disposée sur la première branche de dérivation B, dans un mode dit de refroidissement habitacle et refroidissement groupe motopropulseur, dans lequel :
    - un premier débit (Q1) de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression (1) où il passe à pression intermédiaire, puis circule successivement dans la deuxième branche de dérivation (C),
    - un deuxième débit (Q2) de fluide réfrigérant circule successivement dans le deuxième dispositif de compression (2) où il passe à pression intermédiaire et dans la deuxième branche de dérivation (C), et rejoint le premier débit (Q1), formant un débit total (Q) de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,
    - le débit total (Q) de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule successivement dans la troisième branche de dérivation (D), dans le deuxième échangeur de chaleur (32) où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur (Fe),
    se divise en un troisième débit (Q3) circulant dans la première branche de dérivation (B) et un quatrième débit (Q4) circulant dans la boucle principale (A),
    le troisième débit (Q3) circule successivement dans le deuxième détendeur (42) où il subit une détente, dans la deuxième section d’échange thermique (5b) du premier échangeur interne (5), dans le deuxième évaporateur (4) où il absorbe de la chaleur,
    le quatrième débit (Q4) circule successivement dans la première section d’échange thermique (5a) du premier échangeur interne (5), dans le quatrième détendeur (44) où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur (33) où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi).
  14. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 10 en combinaison avec les revendications 6 et 7, dans un mode dit de chauffage batterie et récupération d’énergie dans lequel :
    - un débit (Q) le fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression (1) où il passe à une pression intermédiaire, dans le deuxième dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur (31), dans la quatrième branche de dérivation (E), dans la première branche de dérivation (B), dans le deuxième détendeur (42), dans le deuxième évaporateur (4) où il cède de la chaleur, dans la cinquième branche de dérivation (F), dans le premier détendeur (41) où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur (3) où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression (1).
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