FR3164145A1 - Automotive Vehicle Thermal Conditioning System - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant un circuit de fluide réfrigérant (10) comportant :- une boucle principale (A) comprenant successivement :-- un compresseur (7),-- un premier échangeur (1) de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle d’un véhicule automobile,-- un premier détendeur (21),-- un deuxième échangeur (2) de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule automobile,-- un deuxième détendeur (22),-- un troisième échangeur (3) de chaleur,- une première branche de dérivation (B) de la boucle principale (A),- une deuxième branche de dérivation (C) de la boucle principale (A), comportant un troisième détendeur (23) et un quatrième échangeur de chaleur (4) configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur (Fi),- une troisième branche de dérivation (D) reliant la deuxième branche de dérivation (C) à la boucle principale (A). Figure de l’abrégé : Figure 3 The invention relates to a thermal conditioning system (100) for a motor vehicle, comprising a refrigerant circuit (10) including: - a main loop (A) comprising successively: - a compressor (7), - a first heat exchanger (1) thermally coupled to an interior airflow (Fi) to a passenger compartment of a motor vehicle, - a first expansion valve (21), - a second heat exchanger (2) thermally coupled to an exterior airflow (Fe) to the passenger compartment of the motor vehicle, - a second expansion valve (22), - a third heat exchanger (3), - a first branch (B) of the main loop (A), - a second branch (C) of the main loop (A), comprising a third expansion valve (23) and a fourth heat exchanger (4) configured to exchange heat with the interior airflow (Fi), - a third branch (D) connecting the second branch (C) to The main loop (A). Abstract figure: Figure 3
Description
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent par exemple équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent d’assurer une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, lorsque le véhicule est à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur. Un compresseur refoule le fluide réfrigérant dans un état de haute pression et permet une circulation du fluide réfrigérant dans le circuit.The present invention relates to the field of thermal conditioning systems. Such systems can, for example, be used in motor vehicles. These systems ensure thermal regulation of various vehicle components, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, when the vehicle is electrically powered. Heat exchange is managed primarily by the compression and expansion of a refrigerant circulating in a circuit containing several heat exchangers. A compressor forces the refrigerant into a high-pressure state, allowing its circulation within the circuit.
Il est bien connu de réaliser le chauffage de l’habitacle d’un véhicule électrique en faisant fonctionner le système de conditionnement thermique suivant un mode dit pompe à chaleur. Dans ce mode de fonctionnement, la chaleur de condensation d’un fluide réfrigérant refoulé dans un état de haute pression permet de chauffer l’habitacle. La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant est fournie par l’air extérieur au véhicule, c’est-à-dire l’air ambiant.It is well known that the passenger compartment of an electric vehicle is heated by operating the climate control system in a mode known as a heat pump. In this mode, the heat from the condensation of a refrigerant fluid, which is circulated under high pressure, heats the passenger compartment. The heat required for the evaporation of the refrigerant is supplied by the air outside the vehicle, i.e., the ambient air.
Il est également bien connu de refroidir l’habitacle du véhicule en faisant fonctionner le système de conditionnement thermique suivant un mode de fonctionnement dit climatisation dans lequel la chaleur de condensation du fluide réfrigérant est dissipée dans l’air extérieur, et dans lequel le fluide réfrigérant est évaporé au niveau d’un échangeur de chaleur disposé dans l’habitacle. D’autres modes de fonctionnement sont également possibles, par exemple pour déshumidifier l’air de l’habitacle, ou récupérer une partie de la chaleur dissipée par le fonctionnement du véhicule électrique, par exemple par ses batteries de stockage d’énergie électrique.It is also well known to cool the vehicle's passenger compartment by operating the climate control system in a mode called air conditioning, in which the heat from the condensation of the refrigerant is dissipated into the outside air, and the refrigerant is evaporated in a heat exchanger located inside the passenger compartment. Other operating modes are also possible, for example, to dehumidify the air inside the passenger compartment, or to recover some of the heat dissipated by the electric vehicle's operation, for example, by its batteries.
Le circuit de fluide réfrigérant comprend un ensemble de branches de dérivation et de vannes d’arrêt permettant de faire passer sélectivement le fluide réfrigérant dans différentes portions du circuit, afin de réaliser les différents modes de fonctionnement. Afin d’améliorer l’efficacité énergétique du véhicule, il est souhaitable de disposer une large gamme de modes de fonctionnement, ce qui peut résulter en une complexité accrue du circuit de fluide réfrigérant.The refrigerant circuit includes a series of branch lines and shut-off valves that allow the refrigerant to be selectively routed through different sections of the circuit to achieve various operating modes. To improve the vehicle's energy efficiency, a wide range of operating modes is desirable, which can result in a more complex refrigerant circuit.
Il est ainsi souhaitable de disposer de systèmes de conditionnement thermique ayant une efficacité énergétique améliorée sans augmenter la complexité du circuit.It is therefore desirable to have thermal conditioning systems with improved energy efficiency without increasing the complexity of the circuit.
Dans ce but, il est proposé un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile, comportant un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant :
- une boucle principale comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant :
-- un compresseur,
-- un premier échangeur de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile,
-- un premier détendeur,
-- un deuxième échangeur de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule automobile,
-- un deuxième détendeur,
-- un troisième échangeur de chaleur,
- une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier détendeur et en amont du deuxième échangeur à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du troisième échangeur,
- une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur et en amont du deuxième échangeur à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du troisième échangeur et en amont du compresseur, la deuxième branche de dérivation comportant successivement un troisième détendeur et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur,
- une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation entre le troisième point de raccordement et le troisième détendeur à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur et en amont du deuxième détendeur.To this end, a thermal conditioning system for motor vehicles is proposed, comprising a refrigerant circuit configured to circulate a refrigerant, the refrigerant circuit comprising:
- a main loop comprising successively, according to the direction of refrigerant flow:
-- a compressor,
-- a first heat exchanger thermally coupled to an airflow inside the passenger compartment of a motor vehicle,
-- a first regulator,
-- a second heat exchanger thermally coupled to an outside airflow into the passenger compartment of the motor vehicle,
-- a second regulator,
-- a third heat exchanger,
- a first branch connecting a first connection point located on the main loop downstream of the first expansion valve and upstream of the second heat exchanger to a second connection point located on the main loop downstream of the second heat exchanger and upstream of the third heat exchanger,
- a second branch connecting a third connection point located on the main loop downstream of the first exchanger and upstream of the second exchanger to a fourth connection point located on the main loop downstream of the third exchanger and upstream of the compressor, the second branch successively comprising a third expansion valve and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with the indoor airflow,
- a third branch connecting a fifth connection point located on the second branch between the third connection point and the third regulator to a sixth connection point located on the main loop downstream of the second exchanger and upstream of the second regulator.
Cette architecture de circuit de fluide réfrigérant permet de disposer de nombreux modes de fonctionnement différents. De plus, cette architecture permet que le deuxième échangeur de chaleur soit parcouru par le fluide réfrigérant selon des sens de parcours opposés selon que cet échangeur fonctionne en évaporateur ou en condenseur. Il est ainsi possible d’optimiser la conception du deuxième échangeur pour obtenir de meilleures performances d’échange thermique que lorsque le sens de parcours reste le même pour le mode condensation et pour le mode évaporation.This refrigerant circuit architecture allows for numerous different operating modes. Furthermore, this architecture allows the refrigerant to flow through the second heat exchanger in opposite directions depending on whether it is operating as an evaporator or a condenser. This makes it possible to optimize the design of the second heat exchanger to achieve better heat exchange performance than when the flow direction remains the same for both condensation and evaporation modes.
Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :The features listed in the following paragraphs can be implemented independently of each other or in any technically possible combination:
Selon un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle principale comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du troisième échangeur et en amont d’une entrée du compresseur.According to one aspect of the thermal conditioning system, the main loop includes a refrigerant fluid accumulation device located downstream of the third exchanger and upstream of a compressor inlet.
Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant est disposé entre le quatrième point de raccordement et l’entrée du compresseur.The refrigerant fluid accumulation device is located between the fourth connection point and the compressor inlet.
La portion de boucle principale comprise entre le premier point de raccordement et le sixième point de raccordement est dépourvue de dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant.The portion of the main loop between the first connection point and the sixth connection point is devoid of a refrigerant accumulation device.
Le circuit de fluide réfrigérant comprend un unique dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant.
L’utilisation d’un unique dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant permet de réduire la perte de charge du circuit, particulièrement dans les modes de fonctionnement dans lesquels le deuxième échangeur fonctionne en évaporateur de fluide réfrigérant.The refrigerant circuit includes a single refrigerant accumulation device.
The use of a single refrigerant accumulation device reduces the pressure drop in the circuit, particularly in operating modes where the second exchanger operates as a refrigerant evaporator.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le premier détendeur est disposé conjointement sur la boucle principale et sur la deuxième branche de dérivation, et est configuré pour :
- détendre le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur,
- diriger sélectivement le fluide réfrigérant détendu soit vers le deuxième échangeur, soit vers le cinquième point de raccordement.According to one embodiment of the thermal conditioning system, the first expansion valve is jointly arranged on the main loop and on the second branch, and is configured to:
- expanding the refrigerant fluid coming from the first heat exchanger,
- selectively direct the expanded refrigerant either to the second exchanger or to the fifth connection point.
Le troisième point de raccordement fait partie du premier détendeur.The third connection point is part of the first regulator.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le premier détendeur sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.A section of refrigerant flow through the first expansion valve can vary between a maximum opening position in which the refrigerant flows through the first expansion valve without undergoing expansion, and a minimum opening position.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.A cross-section of the refrigerant flow through the first expansion valve can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le deuxième détendeur est disposé conjointement sur la boucle principale et sur la première branche de dérivation, et est configuré pour :
- soit détendre le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement et diriger le fluide réfrigérant détendu vers le troisième échangeur, en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation,
- soit autoriser une circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation vers le troisième échangeur, en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement et le troisième échangeur.According to one embodiment of the thermal conditioning system, the second expansion valve is jointly arranged on the main loop and on the first branch, and is configured to:
- either by expanding the refrigerant from the sixth connection point and directing the expanded refrigerant to the third heat exchanger, while simultaneously blocking the refrigerant flow in the first bypass branch,
- either allow refrigerant flow in the first branch of the bypass towards the third exchanger, while simultaneously blocking refrigerant flow between the sixth connection point and the third exchanger.
Le deuxième point de raccordement fait partie du deuxième détendeur.The second connection point is part of the second regulator.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le deuxième détendeur sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.A section of refrigerant flow through the second expansion valve can vary between a maximum opening position in which the refrigerant flows through the second expansion valve without undergoing expansion, and a minimum opening position.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.A cross-section of the refrigerant flow through the second expansion valve can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
Le premier échangeur est configuré pour fonctionner en condenseur de fluide réfrigérant à haute pression.The first exchanger is configured to operate as a high-pressure refrigerant condenser.
Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur.According to one embodiment, the first heat exchanger is configured to exchange heat with an internal airflow.
Selon une variante de réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans un circuit fermé de liquide caloporteur, le circuit de liquide caloporteur comportant un échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur.According to one embodiment, the first heat exchanger is configured to exchange heat with a heat transfer fluid circulating in a closed heat transfer fluid circuit, the heat transfer fluid circuit comprising a heat exchanger configured to exchange heat with an internal airflow.
Le deuxième échangeur est configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur de fluide réfrigérant ou en condenseur de fluide réfrigérant.The second exchanger is configured to operate selectively as a refrigerant fluid evaporator or as a refrigerant fluid condenser.
Le troisième échangeur est configuré pour fonctionner en évaporateur de fluide réfrigérant.The third exchanger is configured to operate as a refrigerant fluid evaporator.
Selon un exemple de mise en œuvre du système de conditionnement thermique, le troisième échangeur est couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique du véhicule.According to one example of the implementation of the thermal conditioning system, the third exchanger is thermally coupled with an element of an electric powertrain of the vehicle.
Le troisième échangeur est couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique du véhicule par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans un circuit de liquide caloporteur.The third exchanger is thermally coupled to an element of an electric powertrain of the vehicle via a heat transfer fluid circulating in a heat transfer fluid circuit.
Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.According to one embodiment, the element of the vehicle's electric powertrain includes an electrical energy storage battery.
Selon une variante, ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule.In one variant, or as a complement, the element of the vehicle's electric powertrain includes an electric vehicle traction motor.
En variante encore, ou de façon complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule peut comprendre une unité électronique de contrôle du moteur électrique de traction du véhicule.Alternatively, or as a complement, the element of the vehicle's electric powertrain may include an electronic control unit for the vehicle's electric traction motor.
Le circuit de liquide caloporteur peut comporter un dispositif de chauffage électrique configuré pour chauffer le liquide caloporteur circulant dans le circuit.The heat transfer fluid circuit may include an electric heating device configured to heat the heat transfer fluid circulating in the circuit.
Le quatrième échangeur est configuré pour fonctionner en évaporateur de fluide réfrigérant.The fourth exchanger is configured to operate as a refrigerant fluid evaporator.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comprend un échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant entre le deuxième échangeur et le deuxième détendeur, et
- le fluide réfrigérant circulant en aval du dispositif d’accumulation et en amont d’une entrée du compresseur.According to one embodiment of the thermal conditioning system, the main loop includes an internal heat exchanger configured to allow heat exchange between:
- the refrigerant circulating between the second heat exchanger and the second expansion valve, and
- the refrigerant fluid circulating downstream of the accumulation device and upstream of a compressor inlet.
L’échangeur interne comporte une première section d’échange thermique disposée sur la boucle principale entre le deuxième échangeur et le deuxième détendeur, ainsi qu’une deuxième section d’échange thermique disposée sur la boucle principale en aval du deuxième dispositif d’accumulation et en amont de l’entrée du compresseur.The internal exchanger includes a first heat exchange section located on the main loop between the second exchanger and the second expansion valve, and a second heat exchange section located on the main loop downstream of the second accumulation device and upstream of the compressor inlet.
La première section d’échange thermique est disposée sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur et en amont du sixième point de raccordement.The first heat exchange section is located on the main loop downstream of the second exchanger and upstream of the sixth connection point.
L’échangeur de chaleur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique.The internal heat exchanger is configured to allow heat exchange between the refrigerant in the first heat exchange section and the refrigerant in the second heat exchange section.
Selon une variante non représentée, l’échangeur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en aval du sixième point de raccordement et en amont du deuxième détendeur, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en aval du dispositif d’accumulation et en amont d’une entrée du compresseur.According to an unshown variant, the internal heat exchanger is configured to allow heat exchange between:
- the refrigerant circulating in the main loop downstream of the sixth connection point and upstream of the second expansion valve, and
- the refrigerant circulating in the main loop downstream of the accumulation device and upstream of a compressor inlet.
Selon une autre variante non représentée, l’échangeur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation entre le sixième point de raccordement et le cinquième point de raccordement, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en aval du dispositif d’accumulation et en amont d’une entrée du compresseur.According to another variant not shown, the internal exchanger is configured to allow heat exchange between:
- the refrigerant circulating in the third branch of the bypass between the sixth connection point and the fifth connection point, and
- the refrigerant circulating in the main loop downstream of the accumulation device and upstream of a compressor inlet.
Selon encore une autre variante non représentée, l’échangeur interne est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation en aval du cinquième point de raccordement et en amont du troisième détendeur, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en aval du dispositif d’accumulation et en amont d’une entrée du compresseur.According to yet another variant not shown, the internal exchanger is configured to allow heat exchange between:
- the refrigerant circulating in the second branch of the bypass downstream of the fifth connection point and upstream of the third expansion valve, and
- the refrigerant circulating in the main loop downstream of the accumulation device and upstream of a compressor inlet.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le deuxième échangeur comprend une première section d’échange thermique et une deuxième section d’échange thermique, et la première section d’échange thermique et la deuxième section d’échange thermique sont disposées l’une au-dessus de l’autre.According to one embodiment of the thermal conditioning system, the second exchanger comprises a first heat exchange section and a second heat exchange section, and the first heat exchange section and the second heat exchange section are arranged one above the other.
Selon un mode de réalisation, le deuxième échangeur comprend une première entrée/sortie de fluide réfrigérant et une deuxième entrée/sortie de fluide réfrigérant, et la première entrée/sortie de fluide réfrigérant et la deuxième entrée/sortie de fluide réfrigérant sont disposées sur une même face du deuxième échangeur.According to one embodiment, the second exchanger includes a first refrigerant inlet/outlet and a second refrigerant inlet/outlet, and the first refrigerant inlet/outlet and the second refrigerant inlet/outlet are arranged on the same face of the second exchanger.
La première section d’échange thermique du deuxième échangeur comprend par exemple deux passes.The first heat exchange section of the second exchanger includes, for example, two passes.
Le deuxième échangeur comprend une face frontale configurée pour recevoir le flux d’air extérieur et deux faces latérales s’étendant transversalement à la face frontale.The second exchanger comprises a front face configured to receive the outside airflow and two side faces extending transversely to the front face.
La première entrée/sortie de fluide réfrigérant et la deuxième entrée/sortie de fluide réfrigérant sont disposées sur une même face latérale du deuxième échangeur.The first refrigerant inlet/outlet and the second refrigerant inlet/outlet are located on the same side face of the second exchanger.
L’invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans unpremiermode de fonctionnement dit «Refroidissement habitacle et batterie».
Dans ce premier mode de fonctionnement :
- un premier débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur sans échanger de chaleur, dans le premier détendeur sans subir de détente, dans le deuxième échangeur, et se divise en :
-- un deuxième débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale, dans le deuxième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le troisième échangeur où il s’évapore,
-- un troisième débit de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation, puis dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le quatrième échangeur où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur,
le débit total formé circule dans le dispositif d’accumulation et retourne au compresseur.The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a first operating mode called " Cooling cabin and battery ".
In this first mode of operation:
- an initial flow of refrigerant circulates through the compression device where it passes under high pressure, and flows successively through the first heat exchanger without exchanging heat, through the first expansion valve without undergoing expansion, through the second heat exchanger, and is divided into:
-- a second flow of refrigerant circulating in the main loop, in the second expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, then in the third heat exchanger where it evaporates,
-- a third flow of refrigerant circulating in the third bypass branch, then in the third expansion valve where it undergoes expansion and passes to low pressure, then in the fourth heat exchanger where it evaporates, and rejoins the refrigerant from the third heat exchanger,
The total flow formed circulates through the accumulation device and returns to the compressor.
Dans ce premier mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de deuxième branche de dérivation comprise entre le troisième point de raccordement et le cinquième point de raccordement est nul.In this first mode of operation:
- The refrigerant flow rate in the first branch of the bypass is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the second branch of the bypass between the third connection point and the fifth connection point is zero.
L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans undeuxièmemode de fonctionnement dit «p ompe à chaleur et récupération d’énergie».
Dans ce deuxième mode de fonctionnement :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans la troisième branche de dérivation, dans le deuxième échangeur où il s’évapore au moins en partie, dans la première branche de dérivation, dans le deuxième détendeur sans subir de détente, dans le troisième échangeur où il s’évapore au moins en partie, puis dans le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant et retourne au compresseur.The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a second operating mode called "heat pump and energy recovery ".
In this second mode of operation:
- a flow of refrigerant circulates in the compression device where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger where it gives up heat, in the first expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the third bypass branch, in the second exchanger where it evaporates at least in part, in the first bypass branch, in the second expansion valve without undergoing expansion, in the third exchanger where it evaporates at least in part, then in the refrigerant accumulation device and returns to the compressor.
Dans ce deuxième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la deuxième branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale comprise entre le troisième point de raccordement et le premier point de raccordement est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale comprise entre le sixième point de raccordement et le deuxième point de raccordement est nul.In this second mode of operation:
- The refrigerant flow rate in the second bypass branch is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop between the third connection point and the first connection point is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop between the sixth connection point and the second connection point is zero.
L’invention traite aussi d’un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans untroisièmemode de fonctionnement dit «premier mode de déshumidification».
Dans ce troisième mode de fonctionnement :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans le deuxième échangeur, dans la troisième branche de dérivation, dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur où il s’évapore, puis dans le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant et retourne au compresseur.The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a third operating mode called " first dehumidification mode ".
In this third mode of operation:
- a flow of refrigerant circulates in the compression device where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger where it gives up heat, in the first expansion valve where it undergoes expansion and passes to an intermediate pressure lower than the high pressure, in the second exchanger, in the third bypass branch, in the third expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the intermediate pressure, in the fourth exchanger where it evaporates, then in the refrigerant accumulation device and returns to the compressor.
Dans ce troisième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale comprise entre le sixième point de raccordement et le quatrième point de raccordement est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de la deuxième branche de dérivation comprise entre le troisième point de raccordement et le cinquième point de raccordement est nul.In this third mode of operation:
- The refrigerant flow rate in the first branch of the bypass is zero.
- The flow rate of refrigerant in the third exchanger is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop between the sixth connection point and the fourth connection point is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the second branch of the bypass between the third connection point and the fifth connection point is zero.
L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans unquatrièmemode de fonctionnement dit «deuxième mode de d é shumidification».
Dans ce quatrième mode de fonctionnement :
- un premier débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur sans subir de détente, dans la deuxième branche de dérivation, et se divise en :
-- un deuxième débit de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le quatrième échangeur où il s’évapore, et
-- un troisième débit de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation, puis dans le deuxième détendeur où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le troisième échangeur où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur,
le débit total formé circule dans le dispositif d’accumulation et retourne au compresseur.The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a fourth operating mode called " second dehumidification mode " .
In this fourth mode of operation:
- a first flow of refrigerant circulates in the compression device where it passes through high pressure, and circulates successively in the first heat exchanger where it releases heat, in the first expansion valve without undergoing expansion, in the second bypass branch, and divides into:
-- a second flow of refrigerant circulating in the second bypass branch, successively in the third expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, then in the fourth heat exchanger where it evaporates, and
-- a third flow of refrigerant circulating in the third bypass branch, then in the second expansion valve where it undergoes expansion and drops to low pressure, then in the third heat exchanger where it evaporates, and rejoins the refrigerant from the fourth heat exchanger,
The total flow formed circulates through the accumulation device and returns to the compressor.
Dans ce quatrième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale comprise entre le troisième point de raccordement et le sixième point de raccordement est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.In this fourth mode of operation:
- The flow rate of refrigerant in the second exchanger is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop between the third connection point and the sixth connection point is zero.
- The refrigerant flow rate in the first branch of the bypass is zero.
L’invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans uncinquièmemode de fonctionnement dit «troisième mode de déshumidification».
Dans ce cinquième mode de fonctionnement :
- un débit de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur sans subir de détente, puis dans la deuxième branche de dérivation, successivement dans le troisième détendeur où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans le quatrième échangeur où il s’évapore, puis dans le dispositif d’accumulation, et retourne au compresseur.The invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a fifth operating mode called " third dehumidification mode ".
In this fifth mode of operation:
- a flow of refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger where it gives up heat, in the first expansion valve without undergoing expansion, then in the second bypass branch, successively in the third expansion valve where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the fourth exchanger where it evaporates, then in the accumulation device, and returns to the compressor.
Dans ce cinquième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale comprise entre le troisième point de raccordement et le quatrième point de raccordement est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation est nul.In this fifth mode of operation:
- The flow rate of refrigerant in the second exchanger is zero.
- The flow rate of refrigerant in the third exchanger is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop between the third connection point and the fourth connection point is zero.
- The refrigerant flow rate in the first branch of the bypass is zero.
- The refrigerant flow rate in the third branch of the bypass is zero.
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 :Other features, details, and advantages will become apparent upon reading the detailed description below and analyzing the attached drawings, on which:
Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations.To facilitate the reading of the figures, the different elements are not necessarily drawn to scale. In these figures, identical elements have the same reference numbers. Some elements or parameters may be indexed, that is, designated, for example, as first element or second element, or first parameter and second parameter, etc. This indexing aims to differentiate between similar, but not identical, elements or parameters. This indexing does not imply any priority of one element or parameter over another, and the designations can be interchanged.
Dans la description qui suit, l’expression " un premier élément en amont d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré. Dans le cas du circuit de fluide réfrigérant, le terme « un premier élément est en amont d’un deuxième élément » signifie que le fluide réfrigérant parcourt successivement le premier élément, puis le deuxième élément, sans passer par le dispositif de compression. Autrement dit, le fluide réfrigérant sort du dispositif de compression, traverse éventuellement ou plusieurs éléments, puis traverse le premier élément, puis le deuxième élément, puis regagne le dispositif de compression, éventuellement après avoir traversé d’autres éléments.In the following description, the expression "a first element upstream of a second element" means that the first element is located before the second element relative to the direction of flow, or path, of a fluid. Similarly, the term "a first element downstream of a second element" means that the first element is located after the second element relative to the direction of flow, or path, of the fluid in question. In the case of a refrigerant circuit, the term "a first element upstream of a second element" means that the refrigerant flows successively through the first element, then the second element, without passing through the compression device. In other words, the refrigerant exits the compression device, possibly passes through one or more elements, then passes through the first element, then the second element, and then returns to the compression device, possibly after passing through other elements.
L’expression « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément » signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément passe par le deuxième élément.The expression "a second element is placed between a first element and a third element" means that the shortest path to go from the first element to the third element passes through the second element.
Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.When it is specified that a subsystem includes a given element, this does not exclude the presence of other elements in that subsystem.
Le système de conditionnement thermique 100 qui va être décrit comprend une unité électronique de contrôle, non représentée, recevant des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. L’unité électronique de contrôle reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle peut aussi recevoir des consignes provenant d’autres sous-systèmes électroniques, comme par exemple le système de gestion des batteries de stockage d’énergie électrique. L’unité électronique de contrôle met en œuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues.The thermal conditioning system 100 described below includes an electronic control unit (not shown) that receives information from various sensors, notably those measuring the characteristics of the refrigerant at different points in the circuit. The electronic control unit also receives commands from the vehicle occupants, such as the desired cabin temperature. It can also receive commands from other electronic subsystems, such as the battery management system. The electronic control unit implements control laws to operate the various actuators, ensuring that the thermal conditioning system 100 is controlled in a way that maintains the received commands.
Un dispositif de compression 7 permet de faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit 10 de circulation de fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 10 forme un circuit fermé dans lequel peut circuler le fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 10 est étanche lorsque celui-ci est dans un état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut ou fuite. Chaque point de raccordement du circuit 10 permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vannes d’arrêt, clapets anti-retour ou dispositifs de détente compris sur chacune de ces portions. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement. Diverses vannes d’arrêt et clapets anti-retour permettent ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant dans les différentes branches du circuit de réfrigérant, afin d’assurer différents modes de fonctionnement, comme il sera décrit ultérieurement.A compression device 7 allows a refrigerant to circulate within a refrigerant circuit 10. The refrigerant circuit 10 forms a closed loop through which the refrigerant can circulate. The refrigerant circuit 10 is leak-proof when it is in its nominal operating condition, that is, without any faults or leaks. Each connection point of the circuit 10 allows the refrigerant to flow into one of the circuit sections that converge at that connection point. The distribution of the refrigerant between the circuit sections that converge at a connection point is achieved by opening or closing the shut-off valves, check valves, or expansion devices located on each of these sections. In other words, each connection point is a means of redirecting the refrigerant arriving at that connection point. Various shut-off valves and check valves thus allow the refrigerant to be selectively directed into the different branches of the refrigerant circuit, in order to ensure different modes of operation, as will be described later.
Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 10 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf, ou le 134a. Un fluide réfrigérant naturel, tel le R290 ou encore le R744, peut également être utilisé.The refrigerant used by the refrigerant circuit 10 is a chemical refrigerant such as R1234yf or R134a. A natural refrigerant, such as R290 or R744, can also be used.
Le ou les circuits de liquide caloporteur forment également un ou des circuits fermés et étanches dans lesquels un liquide caloporteur peut circuler. Le liquide caloporteur peut échanger de la chaleur lors de sa circulationThe heat transfer fluid circuit(s) also form one or more closed and sealed circuits in which a heat transfer fluid can circulate. The heat transfer fluid can exchange heat during its circulation.
On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur Fi peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, désignée fréquemment par le terme Anglais « HVAC », pour « Heating, Ventilating and Air Conditioning ». Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures. Un premier groupe moto-ventilateur, non représenté, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi.The term "interior airflow Fi" refers to the airflow directed towards the passenger compartment of a motor vehicle. This interior airflow Fi may circulate within a heating, ventilation, and/or air conditioning (HVAC) system. This system is not shown in the various figures. A first fan-motor unit, also not shown, is located within the HVAC system to increase the flow rate of the interior airflow Fi if necessary.
On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air Fe reste à l’extérieur de l’habitacle du véhicule. Un deuxième groupe moto-ventilateur, également non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. Le débit d’air assuré par le premier ainsi que par le deuxième groupe moto-ventilateur peut être ajusté en temps réel en fonction des besoins d’échanges thermiques, par exemple par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique 100.The term "external airflow Fe" refers to airflow that is not directed into the vehicle's passenger compartment. In other words, this airflow Fe remains outside the vehicle's passenger compartment. A second fan motor unit, also not shown, can be activated to increase the external airflow Fe if necessary. The airflow provided by both the first and second fan motor units can be adjusted in real time according to heat exchange requirements, for example, by the electronic control unit of the climate control system 100.
Le terme « premier échangeur » est équivalent au terme « premier échangeur de chaleur ». De même, le terme « échangeur interne » est équivalent au terme « échangeur de chaleur interne ». Le terme « dispositif d’accumulation » est équivalent au terme « dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant ».The term "first exchanger" is equivalent to the term "first heat exchanger." Similarly, the term "internal exchanger" is equivalent to the term "internal heat exchanger." The term "storage device" is equivalent to the term "refrigerant storage device."
La
Le système de conditionnement thermique 100 comporte un circuit de fluide réfrigérant 10 configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant.
Le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte une boucle principale A comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant :
- un compresseur 7,
- un premier échangeur 1 de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air intérieur Fi à un habitacle d’un véhicule automobile,
- un premier détendeur 21,
- un deuxième échangeur 2 de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule automobile,
- un deuxième détendeur 22,
- un troisième échangeur 3 de chaleur.
Le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 11 disposé sur la boucle principale A en aval du premier détendeur 21 et en amont du deuxième échangeur 2 à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur de chaleur 2 et en amont du troisième échangeur 3.
Le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur 1 et en amont du deuxième échangeur 2 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la boucle principale A en aval du troisième échangeur 3 et en amont du compresseur 7. La deuxième branche de dérivation C comporte successivement un troisième détendeur 23 et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi.
Le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte une troisième branche de dérivation D reliant un cinquième point de raccordement 15 disposé sur la deuxième branche de dérivation C entre le troisième point de raccordement 13 et le troisième détendeur 23 à un sixième point de raccordement 16 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur 2 et en amont du deuxième détendeur 22.There
The thermal conditioning system 100 includes a refrigerant circuit 10 configured to circulate a refrigerant.
The refrigerant circuit 10 comprises a main loop A consisting successively, according to the direction of refrigerant flow:
- a 7-inch compressor,
- a first heat exchanger 1 thermally coupled to an internal airflow Fi in the passenger compartment of a motor vehicle,
- a first regulator 21,
- a second heat exchanger 2 thermally coupled to an external airflow Fe to the passenger compartment of the motor vehicle,
- a second 22 regulator,
- a third heat exchanger 3.
The refrigerant fluid circuit 10 includes a first branch B connecting a first connection point 11 located on the main loop A downstream of the first expansion valve 21 and upstream of the second exchanger 2 to a second connection point 12 located on the main loop A downstream of the second heat exchanger 2 and upstream of the third exchanger 3.
The refrigerant circuit 10 includes a second branch C connecting a third connection point 13 located on the main loop A downstream of the first heat exchanger 1 and upstream of the second heat exchanger 2 to a fourth connection point 14 located on the main loop A downstream of the third heat exchanger 3 and upstream of the compressor 7. The second branch C includes successively a third expansion valve 23 and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with the indoor airflow Fi.
The refrigerant circuit 10 includes a third branch D connecting a fifth connection point 15 located on the second branch C between the third connection point 13 and the third expansion valve 23 to a sixth connection point 16 located on the main loop A downstream of the second exchanger 2 and upstream of the second expansion valve 22.
Cette architecture de circuit de fluide réfrigérant permet de disposer de nombreux modes de fonctionnement différents. De plus, cette architecture permet que le deuxième échangeur de chaleur 2 soit parcouru par le fluide réfrigérant selon des sens de parcours opposés selon que cet échangeur fonctionne en évaporateur ou en condenseur. Il est ainsi possible d’optimiser la conception du deuxième échangeur 2 pour obtenir de meilleures performances d’échange thermique que lorsque le sens de parcours reste le même pour le mode condensation et pour le mode évaporation.This refrigerant circuit architecture allows for numerous different operating modes. Furthermore, this architecture allows the refrigerant to flow through the second heat exchanger 2 in opposite directions depending on whether this exchanger is operating as an evaporator or a condenser. This makes it possible to optimize the design of the second heat exchanger 2 to achieve better heat exchange performance than when the flow direction remains the same for both condensation and evaporation modes.
La boucle principale A comprend un dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant disposé en aval du troisième échangeur 3 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7.The main loop A includes a refrigerant fluid accumulation device 6 located downstream of the third exchanger 3 and upstream of an inlet 7a of the compressor 7.
Plus précisément, le dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant est disposé entre le quatrième point de raccordement 14 et l’entrée 7a du compresseur 7.More specifically, the refrigerant fluid accumulation device 6 is arranged between the fourth connection point 14 and the inlet 7a of the compressor 7.
La portion de boucle principale A comprise entre le premier point de raccordement 11 et le sixième point de raccordement 16 est dépourvue de dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant.The portion of the main loop A between the first connection point 11 and the sixth connection point 16 is devoid of a refrigerant fluid accumulation device 6.
Le dispositif d’accumulation 6 permet de compenser les variations, en fonction du mode de fonctionnement utilisé et des conditions thermiques de fonctionnement, de la masse de fluide réfrigérant circulant dans le circuit 10 de fluide réfrigérant.
Le dispositif d’accumulation 6 est un accumulateur de fluide réfrigérant.The accumulation device 6 makes it possible to compensate for variations, depending on the operating mode used and the thermal operating conditions, in the mass of refrigerant circulating in the refrigerant circuit 10.
The accumulation device 6 is a refrigerant fluid accumulator.
Selon l’exemple illustré, le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend un unique dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant.
L’utilisation d’un unique dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant permet de réduire la perte de charge du circuit, particulièrement dans les modes de fonctionnement dans lesquels le deuxième échangeur 2 fonctionne en évaporateur de fluide réfrigérant.According to the illustrated example, the refrigerant circuit 10 includes a single refrigerant accumulation device.
The use of a single refrigerant fluid storage device 6 reduces the pressure drop in the circuit, particularly in operating modes where the second exchanger 2 operates as a refrigerant fluid evaporator.
Le premier détendeur 21 est disposé conjointement sur la boucle principale A et sur la deuxième branche de dérivation C, et est configuré pour :
- détendre le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1,
- diriger sélectivement le fluide réfrigérant détendu soit vers le deuxième échangeur 2, soit vers le cinquième point de raccordement 15.The first pressure regulator 21 is jointly arranged on the main loop A and on the second branch C, and is configured to:
- to expand the refrigerant fluid coming from the first heat exchanger 1,
- selectively direct the expanded refrigerant either to the second exchanger 2, or to the fifth connection point 15.
Le troisième point de raccordement 13 fait partie du premier détendeur 21.The third connection point 13 is part of the first regulator 21.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur 21 peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le premier détendeur 21 sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.A section of the refrigerant fluid passing through the first expansion valve 21 can vary between a maximum opening position in which the refrigerant fluid passes through the first expansion valve 21 without undergoing expansion, and a minimum opening position.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le premier détendeur 21 peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.A cross-section of the refrigerant fluid passing through the first expansion valve 21 can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
Le premier détendeur 21 est une vanne trois-voies pouvant assurer conjointement une détente contrôlée.
Le premier détendeur 21 comprend une entrée de fluide réfrigérant et deux sorties de fluide réfrigérant.
Le premier détendeur 21 peut fournir du fluide réfrigérant détendu au niveau de la première sortie ou au niveau de la deuxième sortie, en obturant conjointement l’autre sortie.
Une communication entre l’entrée et l’une des sorties du premier détendeur 21 est toujours assurée. Les deux sorties du premier détendeur 21 ne peuvent pas être simultanément obturées.
Le taux de détente réalisé au niveau de la sortie qui fournit du fluide réfrigérant peut varier continument, depuis une détente nulle jusqu’à une détente maximale.The first regulator 21 is a three-way valve that can jointly provide controlled decompression.
The first expansion valve 21 includes a refrigerant inlet and two refrigerant outlets.
The first expansion valve 21 can supply expanded refrigerant at the first outlet or at the second outlet, simultaneously closing the other outlet.
Communication between the inlet and one of the outlets of the first regulator 21 is always maintained. The two outlets of the first regulator 21 cannot be simultaneously closed.
The expansion rate achieved at the outlet supplying the refrigerant can vary continuously, from zero expansion to maximum expansion.
Le deuxième détendeur 22 est disposé conjointement sur la boucle principale A et sur la première branche de dérivation B, et est configuré pour :
- soit détendre le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement 16 et diriger le fluide réfrigérant détendu vers le troisième échangeur 3, en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B,
- soit autoriser une circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B vers le troisième échangeur 3, en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement 16 et le troisième échangeur 3.The second regulator 22 is jointly connected to the main loop A and the first branch B, and is configured to:
- either expand the refrigerant fluid coming from the sixth connection point 16 and direct the expanded refrigerant fluid towards the third exchanger 3, while simultaneously blocking the circulation of refrigerant fluid in the first branch of the bypass B,
- either allow refrigerant flow in the first branch of bypass B towards the third exchanger 3, while jointly blocking refrigerant flow between the sixth connection point 16 and the third exchanger 3.
Le deuxième détendeur 22 est une vanne trois-voies pouvant assurer conjointement une détente contrôlée.The second regulator 22 is a three-way valve that can jointly provide controlled decompression.
Le deuxième point de raccordement 12 fait partie du deuxième détendeur 22.The second connection point 12 is part of the second regulator 22.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur 22 peut varier entre une position d’ouverture maximale dans laquelle le fluide réfrigérant traverse le deuxième détendeur 22 sans subir de détente, et une position d’ouverture minimale.A section of the refrigerant fluid passing through the second expansion valve 22 can vary between a maximum opening position in which the refrigerant fluid passes through the second expansion valve 22 without undergoing expansion, and a minimum opening position.
Une section de passage du fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur 22 peut varier de façon continue entre la position d’ouverture maximale et la position d’ouverture minimale.A cross-section of the refrigerant fluid passing through the second expansion valve 22 can vary continuously between the maximum opening position and the minimum opening position.
Le deuxième détendeur 22 est une vanne trois-voies pouvant assurer conjointement une détente contrôlée du fluide réfrigérant.
Comme pour le premier détendeur 21, le deuxième détendeur 22 comprend une entrée de fluide réfrigérant et deux sorties de fluide réfrigérant.
Le deuxième détendeur 22 peut fournir du fluide réfrigérant détendu au niveau de la première sortie ou au niveau de la deuxième sortie, en obturant conjointement l’autre sortie.The second expansion valve 22 is a three-way valve that can jointly provide controlled expansion of the refrigerant.
As with the first expansion valve 21, the second expansion valve 22 includes a refrigerant inlet and two refrigerant outlets.
The second expansion valve 22 can supply expanded refrigerant at the first outlet or at the second outlet, simultaneously closing the other outlet.
Le deuxième détendeur 22, comme le premier détendeur 21, comprend par exemple un obturateur mobile en rotation ayant la forme d’une sphère comportant un évidement interne formant un conduit interne de circulation de fluide.
L’évidement comprend une première portion s’étendant selon une direction radiale depuis la périphérie de la sphère jusqu’au centre de la sphère. L’évidement comprend une deuxième portion prolongeant la première portion, et s’étendant perpendiculairement à la première portion. La deuxième portion s’étend radialement depuis le centre de la sphère jusqu’à la périphérie de la sphère.
La deuxième portion et la première portion sont par exemple perpendiculaires.
L’obturateur mobile est disposé dans un corps formant trois canaux de circulation de fluide réfrigérant. L’obturateur mobile sépare les différents canaux de circulation de fluide, et peut être déplacé par un mécanisme de commande.
L’obturateur mobile forme une lumière de passage de fluide dont la section efficace est contrôlée par la position angulaire de l’obturateur mobile.
Le premier détendeur 21 et le deuxième détendeur 22 sont ici des détendeurs électroniques. Un module électronique de contrôle du détendeur pilote un moteur électrique qui déplace l’obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant. Un contrôle en boucle fermée de la position de l’obturateur mobile peut ainsi être réalisé en temps réel.The second regulator 22, like the first regulator 21, includes for example a rotating movable obturator in the shape of a sphere having an internal recess forming an internal fluid circulation conduit.
The hollow comprises a first portion extending radially from the periphery of the sphere to the center of the sphere. The hollow comprises a second portion extending perpendicularly from the first portion. This second portion extends radially from the center of the sphere to the periphery of the sphere.
The second portion and the first portion are, for example, perpendicular.
The movable shutter is arranged in a body forming three refrigerant circulation channels. The movable shutter separates the different fluid circulation channels and can be moved by a control mechanism.
The movable shutter forms a fluid passage opening whose effective section is controlled by the angular position of the movable shutter.
The first expansion valve 21 and the second expansion valve 22 are electronic expansion valves. An electronic control module drives an electric motor that moves the movable damper, controlling the cross-sectional area of the refrigerant flow. This allows for real-time, closed-loop control of the damper's position.
De même, le troisième détendeur 23 peut être un détendeur électronique. Le troisième détendeur 23 est de type deux voies, c’est-à-dire qu’il possède exactement une entrée et une sortie.
La position d’ouverture minimale du troisième détendeur 23 est une position de fermeture, c’est-à-dire que le troisième détendeur 23 peut interrompre la circulation de fluide réfrigérant dans la deuxième branche de dérivation C.Similarly, the third regulator 23 can be an electronic regulator. The third regulator 23 is a two-way type, meaning it has exactly one inlet and one outlet.
The minimum opening position of the third expansion valve 23 is a closed position, i.e. the third expansion valve 23 can interrupt the circulation of refrigerant fluid in the second branch of bypass C.
On décrira maintenant le rôle des différents échangeurs de chaleur.We will now describe the role of the different heat exchangers.
Le premier échangeur 1 est configuré pour fonctionner en condenseur de fluide réfrigérant à haute pression.The first exchanger 1 is configured to operate as a high-pressure refrigerant condenser.
Le couplage thermique entre le premier échangeur 1 et le flux d’air intérieur Fi peut être assuré de différentes manières.Thermal coupling between the first exchanger 1 and the indoor airflow Fi can be ensured in different ways.
Selon le mode de réalisation illustré et sa première variante, le premier échangeur de chaleur 1 est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi.
Le couplage thermique est alors dit direct.
Le premier échangeur 1 permet ainsi de chauffer le flux d’air intérieur Fi, et ainsi l’habitacle du véhicule.
Le premier échangeur de chaleur 1 est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.According to the illustrated embodiment and its first variant, the first heat exchanger 1 is configured to exchange heat with an internal airflow Fi.
The thermal coupling is then said to be direct.
The first exchanger 1 thus allows the interior airflow Fi to be heated, and thus the passenger compartment of the vehicle.
The first heat exchanger 1 is located in the vehicle's heating, ventilation and/or air conditioning system.
Selon le deuxième variante, illustrée sur la
Le couplage thermique est alors dit indirect.
Le liquide caloporteur est par exemple un mélange d’eau et de glycol.
Une pompe de circulation, non représentée, permet de faire circuler le liquide caloporteur dans le circuit 30.
Dans ce cas, c’est l’échangeur de chaleur 1A, dit radiateur de chauffage, qui est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule.The thermal coupling is then said to be indirect.
The heat transfer fluid is, for example, a mixture of water and glycol.
A circulation pump, not shown, allows the heat transfer fluid to circulate in circuit 30.
In this case, it is the heat exchanger 1A, also known as the heater radiator, which is located in the vehicle's heating, ventilation and/or air conditioning system.
Le deuxième échangeur 2 est configuré pour fonctionner sélectivement en évaporateur de fluide réfrigérant ou en condenseur de fluide réfrigérant.
Le deuxième échangeur 2 peut en effet, suivant les modes de fonctionnement, recevoir du fluide réfrigérant à haute pression et haute température, ou du fluide réfrigérant à basse pression.
Le deuxième échangeur 2 est par exemple disposé dans la face avant du véhicule, afin de recevoir le flux d’air extérieur Fe.
Le deuxième échangeur 2 reçoit ainsi le flux d’air résultant de l’avancement du véhicule, ainsi que le flux d’air créé par le deuxième groupe moto-ventilateur.The second exchanger 2 is configured to operate selectively as a refrigerant fluid evaporator or as a refrigerant fluid condenser.
The second exchanger 2 can indeed, depending on the operating modes, receive high pressure and high temperature refrigerant, or low pressure refrigerant.
The second exchanger 2 is for example located in the front of the vehicle, in order to receive the outside airflow Fe.
The second interchanger 2 thus receives the airflow resulting from the advance of the vehicle, as well as the airflow created by the second motor-fan unit.
Le troisième échangeur 3 est configuré pour fonctionner en évaporateur de fluide réfrigérant.
Le troisième échangeur 3 peut recevoir du fluide réfrigérant à basse pression.The third exchanger 3 is configured to operate as a refrigerant fluid evaporator.
The third exchanger 3 can receive low-pressure refrigerant.
Selon l’exemple illustré, le troisième échangeur 3 est couplé thermiquement avec un élément 25 d’une chaine de traction électrique du véhicule.According to the illustrated example, the third exchanger 3 is thermally coupled with an element 25 of an electric drive chain of the vehicle.
Le troisième échangeur 3 est ici couplé thermiquement avec un élément 25 d’une chaine de traction électrique du véhicule par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans un circuit 20 de liquide caloporteur.
Le circuit 20 comprend une pompe de circulation, non représentée, permettant de faire circuler le liquide caloporteur. La pompe est par exemple une pompe à commande électrique, pouvant être sélectivement activée ou désactivée.
Le liquide caloporteur peut être un mélange d’eau et de glycol.The third heat exchanger 3 is here thermally coupled with an element 25 of an electric drive chain of the vehicle via a heat transfer fluid circulating in a heat transfer fluid circuit 20.
Circuit 20 includes a circulation pump, not shown, which circulates the heat transfer fluid. The pump is, for example, an electrically controlled pump that can be selectively activated or deactivated.
The heat transfer fluid can be a mixture of water and glycol.
Selon un mode de réalisation, l’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.
Selon une variante, ou de manière complémentaire, l’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule.
En variante encore, ou de façon complémentaire, l’élément 25 de la chaine de traction électrique du véhicule peut comprendre une unité électronique de contrôle du moteur électrique de traction du véhicule.According to one embodiment, element 25 of the vehicle's electric drivetrain includes an electrical energy storage battery.
According to one variant, or in a complementary manner, element 25 of the vehicle's electric drive chain includes an electric vehicle traction motor.
Alternatively, or as a complement, element 25 of the vehicle's electric drive chain may include an electronic control unit for the vehicle's electric traction motor.
Le circuit 20 de liquide caloporteur peut comporter un dispositif de chauffage électrique, non représenté sur les figures. Le dispositif de chauffage électrique est configuré pour chauffer le liquide caloporteur circulant dans le circuit.The heat transfer fluid circuit 20 may include an electric heating device, not shown in the figures. The electric heating device is configured to heat the heat transfer fluid circulating in the circuit.
Le quatrième échangeur 4 est configuré pour fonctionner en évaporateur de fluide réfrigérant.
Le quatrième échangeur 4 peut recevoir du fluide réfrigérant à basse pression.
Le quatrième échangeur 4 permet ainsi de refroidir le flux d’air intérieur Fi, et ainsi l’habitacle du véhicule.
Le quatrième échangeur 4, dit évaporateur habitacle, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule. Le quatrième échangeur 4 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 1 selon le sens d’écoulement du flux d’air intérieur Fi.The fourth exchanger 4 is configured to operate as a refrigerant fluid evaporator.
The fourth exchanger 4 can receive low-pressure refrigerant.
The fourth exchanger 4 thus allows the internal airflow Fi to be cooled, and therefore the passenger compartment of the vehicle.
The fourth heat exchanger 4, called the passenger compartment evaporator, is located in the vehicle's heating, ventilation and/or air conditioning system. The fourth heat exchanger 4 is located upstream of the first heat exchanger 1 according to the direction of the interior airflow Fi.
Selon la première variante du système de conditionnement thermique100, illustrée à la
- le fluide réfrigérant circulant entre le deuxième échangeur 2 et le deuxième détendeur 22, et
- le fluide réfrigérant circulant en aval du dispositif d’accumulation 6 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7.According to the first variant of the thermal conditioning system100, illustrated in the
- the refrigerant circulating between the second heat exchanger 2 and the second expansion valve 22, and
- the refrigerant fluid circulating downstream of the accumulation device 6 and upstream of an inlet 7a of the compressor 7.
L’échangeur interne 9 comporte une première section d’échange thermique 9a disposée sur la boucle principale A entre le deuxième échangeur 2 et le deuxième détendeur 22, ainsi qu’une deuxième section d’échange thermique 9b disposée sur la boucle principale A en aval du deuxième dispositif d’accumulation 6 et en amont de l’entrée 7a du compresseur 7.The internal exchanger 9 includes a first heat exchange section 9a arranged on the main loop A between the second exchanger 2 and the second expansion valve 22, and a second heat exchange section 9b arranged on the main loop A downstream of the second storage device 6 and upstream of the inlet 7a of the compressor 7.
La première section d’échange thermique 9a est disposée sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur 2 et en amont du sixième point de raccordement 16.The first heat exchange section 9a is located on the main loop A downstream of the second exchanger 2 and upstream of the sixth connection point 16.
L’échangeur de chaleur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 9a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 9b.The internal heat exchanger 9 is configured to allow heat exchange between the refrigerant in the first heat exchange section 9a and the refrigerant in the second heat exchange section 9b.
L’échangeur interne peut être combiné avec la deuxième variante, illustrée sur la
L’échangeur interne 9 permet d’augmenter la variation d’enthalpie au cours du cycle thermodynamique et ainsi son efficacité.The internal heat exchanger can be combined with the second variant, illustrated on the
The internal exchanger 9 allows the enthalpy variation during the thermodynamic cycle to be increased, and thus its efficiency.
Selon une variante non représentée, l’échangeur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du sixième point de raccordement 16 et en amont du deuxième détendeur 22, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du dispositif d’accumulation 6 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7.According to an unshown variant, the internal heat exchanger 9 is configured to allow heat exchange between:
- the refrigerant circulating in the main loop A downstream of the sixth connection point 16 and upstream of the second expansion valve 22, and
- the refrigerant circulating in the main loop A downstream of the accumulation device 6 and upstream of an inlet 7a of the compressor 7.
Selon une autre variante non représentée, l’échangeur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation D entre le sixième point de raccordement 16 et le cinquième point de raccordement 15, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du dispositif d’accumulation 6 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7.According to another variant not shown, the internal exchanger 9 is configured to allow heat exchange between:
- the refrigerant circulating in the third branch of the bypass D between the sixth connection point 16 and the fifth connection point 15, and
- the refrigerant circulating in the main loop A downstream of the accumulation device 6 and upstream of an inlet 7a of the compressor 7.
Selon encore une autre variante non représentée, l’échangeur interne 9 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre :
- le fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C en aval du cinquième point de raccordement 15 et en amont du troisième détendeur 23, et
- le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du dispositif d’accumulation 6 et en amont d’une entrée 7a du compresseur 7.According to yet another variant not shown, the internal exchanger 9 is configured to allow heat exchange between:
- the refrigerant circulating in the second branch of the bypass C downstream of the fifth connection point 15 and upstream of the third expansion valve 23, and
- the refrigerant circulating in the main loop A downstream of the accumulation device 6 and upstream of an inlet 7a of the compressor 7.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, détaillé schématiquement sur la
La première section d’échange thermique 2A et la deuxième section d’échange thermique 2B sont disposées l’une au-dessus de l’autre.
On entend que la première section d’échange thermique 2A et la deuxième section d’échange thermique 2B sont au-dessus l’une de l’autre lorsque le deuxième échangeur 2 est en position nominale d’installation.According to one embodiment of the thermal conditioning system 100, detailed schematically on the
The first heat exchange section 2A and the second heat exchange section 2B are arranged one above the other.
It is understood that the first heat exchange section 2A and the second heat exchange section 2B are above each other when the second exchanger 2 is in nominal installation position.
Le deuxième échangeur 2 comprend une première entrée/sortie 2-1 de fluide réfrigérant et une deuxième entrée/sortie 2-2 de fluide réfrigérant. La première entrée/sortie 2-1 de fluide réfrigérant et la deuxième entrée/sortie 2-2 de fluide réfrigérant sont disposées sur une même face F2 du deuxième échangeur 2.The second heat exchanger 2 comprises a first refrigerant inlet/outlet 2-1 and a second refrigerant inlet/outlet 2-2. The first refrigerant inlet/outlet 2-1 and the second refrigerant inlet/outlet 2-2 are located on the same face F2 of the second heat exchanger 2.
La première section d’échange thermique 2A du deuxième échangeur 2 comprend par exemple deux passes.The first heat exchange section 2A of the second exchanger 2 includes, for example, two passes.
Le deuxième échangeur 2 comprend une face frontale F1 configurée pour recevoir le flux d’air extérieur Fe et deux faces latérales F2, F3 s’étendant transversalement à la face frontale.
La première entrée/sortie 2-1 de fluide réfrigérant et la deuxième entrée/sortie 2-2 de fluide réfrigérant sont disposées sur une même face latérale F2 du deuxième échangeur 2.The second exchanger 2 comprises a front face F1 configured to receive the outside air flow Fe and two side faces F2, F3 extending transversely to the front face.
The first refrigerant inlet/outlet 2-1 and the second refrigerant inlet/outlet 2-2 are arranged on the same side face F2 of the second exchanger 2.
Les figures 4 à 8 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 de la
Sur ces figures, les portions du circuit 10 dans lesquelles un débit de fluide réfrigérant circule sont en trait épais continu, tandis que les portions dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circulent pas sont en traits fins pointillés.
Les différentes flèches indiquent le sens de circulation du fluide réfrigérant dans les différentes portions du circuit de fluide réfrigérant 10.Figures 4 to 8 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 of the
In these figures, the portions of circuit 10 in which a flow of refrigerant fluid circulates are in thick solid line, while the portions in which the refrigerant fluid does not circulate are in thin dashed lines.
The different arrows indicate the direction of flow of the refrigerant fluid in the different portions of the refrigerant circuit 10.
En régime permanent, la variation temporelle de la masse de fluide réfrigérant dans un échangeur de chaleur est nulle, et le débit de fluide réfrigérant en aval d’un échangeur de chaleur est égal au débit de fluide réfrigérant en amont de cet échangeur de chaleur.
De la même manière, il n’y a pas d’accumulation de fluide réfrigérant dans un détendeur, et le débit de fluide réfrigérant en aval d’un détendeur est égal au débit en amont de ce détendeur.In steady state, the time variation of the mass of refrigerant in a heat exchanger is zero, and the flow rate of refrigerant downstream of a heat exchanger is equal to the flow rate of refrigerant upstream of that heat exchanger.
Similarly, there is no accumulation of refrigerant in an expansion valve, and the flow rate of refrigerant downstream of an expansion valve is equal to the flow rate upstream of that expansion valve.
La
Dans ce premier mode de fonctionnement :
- un premier débit Qr1 de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 sans échanger de chaleur, dans le premier détendeur 21 sans subir de détente, dans le deuxième échangeur 2, et se divise en :
-- un deuxième débit Qr2 de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A, dans le deuxième détendeur 22 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le troisième échangeur 3 où il s’évapore,
-- un troisième débit Qr3 de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation D, puis dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3.
Le débit total formé circule dans le dispositif d’accumulation 6 et retourne au compresseur 7.There
In this first mode of operation:
- a first flow Qr1 of refrigerant circulates in the compression device 7 where it passes through high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 without exchanging heat, in the first expansion valve 21 without undergoing expansion, in the second exchanger 2, and divides into:
-- a second flow Qr2 of refrigerant circulating in the main loop A, in the second expansion valve 22 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, then in the third heat exchanger 3 where it evaporates,
-- a third flow Qr3 of refrigerant circulating in the third branch of bypass D, then in the third expansion valve 23 where it undergoes expansion and passes to low pressure, then in the fourth exchanger 4 where it evaporates, and joins the refrigerant from the third exchanger 3.
The total flow formed circulates in the accumulation device 6 and returns to the compressor 7.
Dans ce premier mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de deuxième branche de dérivation C comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le cinquième point de raccordement 15 est nul.In this first mode of operation:
- The flow rate of refrigerant fluid in the first branch of bypass B is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the second branch of the bypass C between the third connection point 13 and the fifth connection point 15 is zero.
Le flux d’air intérieur Fi est refroidi au niveau du quatrième échangeur 4 en raison de l’évaporation du fluide réfrigérant circulant dans cet échangeur de chaleur. L’habitacle du véhicule est ainsi refroidi.
Le liquide caloporteur du circuit 20 de liquide caloporteur est refroidi au niveau du troisième échangeur 3 en raison de l’évaporation du fluide réfrigérant circulant dans cet échangeur. L’élément 25 de la chaine de traction électrique est ainsi refroidi.
La chaleur de désurchauffe et de condensation du fluide réfrigérant refoulé à haute pression par le compresseur 7 est dissipée dans le flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2.
Le deuxième échangeur 2, qui fonctionne en condenseur de fluide réfrigérant à haute pression, est parcouru par le fluide réfrigérant dans le sens allant de la première entrée/sortie 2-1 vers la deuxième entrée/sortie 2-2. Le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est indiqué par le signe S1 sur la
Il n’y a pas d’échange thermique au niveau du premier échangeur 1, car le débit d’air sur le premier échangeur 1 est nul. Pour cela, un volet mobile, non représenté, peut obturer la surface du premier échangeur 1.The interior airflow Fi is cooled at the fourth heat exchanger 4 due to the evaporation of the refrigerant circulating in this heat exchanger. The vehicle's passenger compartment is thus cooled.
The heat transfer fluid in the heat transfer fluid circuit 20 is cooled at the third heat exchanger 3 due to the evaporation of the refrigerant circulating in this exchanger. The component 25 of the electric traction system is thus cooled.
The heat of desuperheating and condensation of the refrigerant discharged at high pressure by the compressor 7 is dissipated in the outside airflow Fe at the level of the second exchanger 2.
The second heat exchanger 2, which operates as a high-pressure refrigerant condenser, carries the refrigerant from the first inlet/outlet 2-1 to the second inlet/outlet 2-2. The direction of refrigerant flow in the second heat exchanger 2 is indicated by the symbol S1 on the
There is no heat exchange at the first heat exchanger 1, because the airflow over the first heat exchanger 1 is zero. Therefore, a movable flap, not shown, can close off the surface of the first heat exchanger 1.
Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers le deuxième échangeur 2, et bloque la circulation de fluide réfrigérant vers la deuxième branche de dérivation C.
Le deuxième détendeur 22 bloque la circulation dans la première branche de dérivation B, du premier point de raccordement 11 vers le deuxième point de raccordement 12. Le deuxième détendeur 22 détend le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement 16 et le dirige vers le troisième échangeur 3.
Le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur 3 et le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur 4 se rejoignent au niveau du quatrième point de raccordement 14.The first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first exchanger 1 to the second exchanger 2, and blocks the circulation of refrigerant to the second branch of the bypass C.
The second expansion valve 22 blocks circulation in the first branch of the bypass B, from the first connection point 11 to the second connection point 12. The second expansion valve 22 expands the refrigerant coming from the sixth connection point 16 and directs it to the third exchanger 3.
The refrigerant from the third exchanger 3 and the refrigerant from the fourth exchanger 4 meet at the fourth connection point 14.
La
Dans ce deuxième mode de fonctionnement :
- un débit Qr de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans la troisième branche de dérivation D, dans le deuxième échangeur 2 où il s’évapore au moins en partie, dans la première branche de dérivation B, dans le deuxième détendeur 22 sans subir de détente, dans le troisième échangeur 3 où il s’évapore au moins en partie, puis dans le dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant et retourne au compresseur 7.There
In this second mode of operation:
- a flow Qr of refrigerant circulates in the compression device 7 where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it gives up heat, in the first expansion valve 21 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the third branch of bypass D, in the second exchanger 2 where it evaporates at least in part, in the first branch of bypass B, in the second expansion valve 22 without undergoing expansion, in the third exchanger 3 where it evaporates at least in part, then in the refrigerant accumulation device 6 and returns to the compressor 7.
Dans ce deuxième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la deuxième branche de dérivation C est nul.
Pour cela, le troisième détendeur 23 est en position fermée.
Le débit de fluide réfrigérant dans le quatrième échangeur 4 est donc nul. Le quatrième échangeur 4 est inactif thermiquement, c’est-à-dire qu’il ne réalise pas d’échange thermique.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le premier point de raccordement 11 est nul.
Le premier détendeur 21 détend le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 et le dirige vers la deuxième branche de dérivation C, tout en bloquant la circulation dans la boucle principale A vers le premier point de raccordement 11.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le sixième point de raccordement 16 et le deuxième point de raccordement 12 est nul.
Le deuxième détendeur 22 bloque la circulation du sixième point de raccordement 16 vers le deuxième point de raccordement 12, et dirige le fluide réfrigérant provenant du premier point de raccordement 11 vers le troisième échangeur 3.
Au niveau du sixième point de raccordement 16, le fluide réfrigérant provenant de la troisième branche de dérivation D est dirigé vers le deuxième échangeur 2.In this second mode of operation:
- The flow rate of refrigerant fluid in the second branch of the bypass C is zero.
For this, the third regulator 23 is in the closed position.
The refrigerant flow rate in the fourth heat exchanger 4 is therefore zero. The fourth heat exchanger 4 is thermally inactive, meaning it does not perform any heat exchange.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop A between the third connection point 13 and the first connection point 11 is zero.
The first expansion valve 21 expands the refrigerant from the first exchanger 1 and directs it to the second branch of the bypass C, while blocking circulation in the main loop A towards the first connection point 11.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop A between the sixth connection point 16 and the second connection point 12 is zero.
The second expansion valve 22 blocks the circulation from the sixth connection point 16 to the second connection point 12, and directs the refrigerant from the first connection point 11 to the third exchanger 3.
At the sixth connection point 16, the refrigerant fluid from the third branch of the bypass D is directed to the second exchanger 2.
Dans ce deuxième mode de fonctionnement, le flux d’air intérieur Fi est chauffé au niveau du premier échangeur 1 en raison de la désurchauffe et de la condensation du fluide réfrigérant circulant à haute pression dans cet échangeur de chaleur. L’habitacle du véhicule est ainsi chauffé.
La chaleur de vaporisation du fluide réfrigérant au cours du cycle thermodynamique est fournie en partie par le flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2 et en partie par le liquide caloporteur du circuit 20 au niveau du troisième échangeur 3. Autrement dit, les pertes thermiques de l’élément 25 de la chaine de traction, qui sont dissipées dans le liquide caloporteur du circuit 20, sont au moins en partie récupérées et contribuent au chauffage de l’habitacle.In this second operating mode, the interior airflow Fi is heated at the first heat exchanger 1 due to the desuperheating and condensation of the refrigerant circulating at high pressure in this heat exchanger. The vehicle's passenger compartment is thus heated.
The heat of vaporization of the refrigerant during the thermodynamic cycle is supplied partly by the outside air flow Fe at the level of the second exchanger 2 and partly by the heat transfer fluid of the circuit 20 at the level of the third exchanger 3. In other words, the heat losses of the element 25 of the traction chain, which are dissipated in the heat transfer fluid of the circuit 20, are at least partly recovered and contribute to the heating of the passenger compartment.
Le deuxième échangeur 2, qui fonctionne en évaporateur, est parcouru par le fluide réfrigérant dans le sens allant de la deuxième entrée/sortie 2-2 vers la première entrée/sortie 2-1. Le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est indiqué par le signe S2 sur la
Autrement dit, le sens de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est inversé par rapport au mode de fonctionnement précédent.
L’efficacité du deuxième échangeur 2 peut ainsi être optimisée, car les compromis traditionnellement nécessaires entre le fonctionnement en condenseur et le fonctionnement en évaporateur, selon un unique sens de circulation du fluide réfrigérant, peuvent ici être évités.The second heat exchanger 2, which operates as an evaporator, carries the refrigerant from the second inlet/outlet 2-2 to the first inlet/outlet 2-1. The direction of refrigerant flow in the second heat exchanger 2 is indicated by the symbol S2 on the
In other words, the direction of circulation of the refrigerant fluid in the second exchanger 2 is reversed compared to the previous operating mode.
The efficiency of the second exchanger 2 can thus be optimized, because the compromises traditionally required between condenser operation and evaporator operation, according to a single direction of refrigerant flow, can be avoided here.
De la même manière, le sens de circulation du fluide réfrigérant dans la troisième branche D est inversé par rapport au mode de fonctionnement précédent.
En régime permanent, le débit de fluide réfrigérant est identique dans le premier échangeur 1, le deuxième échangeur 2 et le troisième échangeur 3, qui sont parcourus en série dans cet ordre.Similarly, the direction of refrigerant flow in the third branch D is reversed compared to the previous operating mode.
In steady state, the flow rate of refrigerant fluid is identical in the first exchanger 1, the second exchanger 2 and the third exchanger 3, which are traversed in series in that order.
La
Dans ce troisième mode de fonctionnement :
- un débit Qr de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans le deuxième échangeur 2, dans la troisième branche de dérivation D, dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, puis dans le dispositif d’accumulation 6 de fluide réfrigérant et retourne au compresseur 7.There
In this third mode of operation:
- a flow Qr of refrigerant circulates in the compression device 7 where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it gives up heat, in the first expansion valve 21 where it undergoes expansion and passes to an intermediate pressure lower than the high pressure, in the second exchanger 2, in the third bypass branch D, in the third expansion valve 23 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the intermediate pressure, in the fourth exchanger 4 where it evaporates, then in the refrigerant accumulation device 6 and returns to the compressor 7.
Dans ce troisième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur 3 est nul.
Le troisième échangeur 3 ne réalise donc pas d’échange thermique, c’est-à-dire qu’il est inactif thermiquement.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le sixième point de raccordement 16 et le quatrième point de raccordement 14 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de la deuxième branche de dérivation C comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le cinquième point de raccordement 15 est nul.In this third mode of operation:
- The flow rate of refrigerant fluid in the first branch of bypass B is zero.
- The flow rate of refrigerant fluid in the third exchanger 3 is zero.
The third exchanger 3 therefore does not perform heat exchange, that is to say it is thermally inactive.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop A between the sixth connection point 16 and the fourth connection point 14 is zero.
- The flow rate of refrigerant fluid in the portion of the second branch of the bypass C between the third connection point 13 and the fifth connection point 15 is zero.
Dans ce troisième mode de fonctionnement, le flux d’air intérieur Fi est refroidi au niveau du quatrième échangeur 4 par l’évaporation du fluide réfrigérant à basse pression, et est réchauffé au niveau du premier échangeur 1 par la désurchauffe et la condensation du fluide réfrigérant à haute pression. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi déshumidifié.
Le fluide réfrigérant à pression intermédiaire cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2.
La chaleur de condensation du fluide réfrigérant est ainsi dissipée en partie dans le flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur 1 et en partie dans le flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur 2.
Le contrôle du taux de détente réalisé par le premier détendeur 21 et du taux de détente réalisé par le troisième échangeur 3 permet d’ajuster la répartition de la puissance thermique dissipée au niveau du deuxième échangeur 2 et de la puissance thermique dissipée au niveau du quatrième échangeur 4.
Le premier échangeur 1, le deuxième échangeur 2 et le quatrième échangeur 4 sont parcourus en série dans cet ordre.
En régime permanent, le débit de fluide réfrigérant est le même dans le quatrième échangeur 4, dans le premier échangeur 1 et dans le deuxième échangeur 2.In this third operating mode, the indoor airflow Fi is cooled at the fourth heat exchanger 4 by the evaporation of the low-pressure refrigerant, and heated at the first heat exchanger 1 by the desuperheating and condensation of the high-pressure refrigerant. The indoor airflow Fi is thus dehumidified.
The intermediate pressure refrigerant gives up heat to the outside airflow Fe at the level of the second exchanger 2.
The heat of condensation of the refrigerant is thus dissipated partly in the indoor airflow Fi at the level of the first exchanger 1 and partly in the outdoor airflow Fe at the level of the second exchanger 2.
Controlling the expansion rate achieved by the first expansion valve 21 and the expansion rate achieved by the third exchanger 3 allows adjusting the distribution of the thermal power dissipated at the level of the second exchanger 2 and the thermal power dissipated at the level of the fourth exchanger 4.
The first interchange 1, the second interchange 2 and the fourth interchange 4 are traversed in series in that order.
In steady state, the refrigerant flow rate is the same in the fourth exchanger 4, in the first exchanger 1 and in the second exchanger 2.
Le deuxième échangeur 2, qui fonctionne en condenseur de fluide réfrigérant à pression intermédiaire, est parcouru par le fluide réfrigérant dans le sens allant de la première entrée/sortie 2-1 vers la deuxième entrée/sortie 2-2, indiqué sur la
La
Dans ce quatrième mode de fonctionnement :
- un premier débit Qr1 de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 sans subir de détente, dans la deuxième branche de dérivation C, et se divise en :
-- un deuxième débit Qr2 de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, et
-- un troisième débit Qr3 de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation D, puis dans le deuxième détendeur 22 où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le troisième échangeur 3 où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur 4.
Le débit total formé circule dans le dispositif d’accumulation 6 et retourne au compresseur 7.There
In this fourth mode of operation:
- a first flow Qr1 of refrigerant fluid circulates in the compression device 7 where it passes through high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it releases heat, in the first expansion valve 21 without undergoing expansion, in the second bypass branch C, and divides into:
-- a second flow Qr2 of refrigerant circulating in the second branch of the bypass C, successively in the third expansion valve 23 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, then in the fourth heat exchanger 4 where it evaporates, and
-- a third flow Qr3 of refrigerant circulating in the third branch of bypass D, then in the second expansion valve 22 where it undergoes expansion and passes to low pressure, then in the third exchanger 3 where it evaporates, and joins the refrigerant from the fourth exchanger 4.
The total flow formed circulates in the accumulation device 6 and returns to the compressor 7.
Dans ce quatrième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le sixième point de raccordement 16 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
Le premier détendeur 21 dirige le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur 1 vers la deuxième branche de dérivation C, sans le détendre. Le premier détendeur 21 bloque conjointement la circulation dans la boucle principale A vers le premier point de raccordement 11.
Le deuxième détendeur 22 détend le fluide réfrigérant provenant de la troisième branche de dérivation D puis du sixième point de raccordement 16, et le dirige vers le troisième échangeur 3. La circulation du premier point de raccordement 11 vers le deuxième point de raccordement 12 est conjointement bloquée.In this fourth mode of operation:
- The flow rate of refrigerant fluid in the second exchanger 2 is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop A between the third connection point 13 and the sixth connection point 16 is zero.
- The flow rate of refrigerant fluid in the first branch of bypass B is zero.
The first expansion valve 21 directs the refrigerant from the first heat exchanger 1 to the second branch line C, without expanding it. The first expansion valve 21 also blocks circulation in the main loop A to the first connection point 11.
The second expansion valve 22 expands the refrigerant fluid coming from the third branch branch D and then from the sixth connection point 16, and directs it to the third exchanger 3. The circulation from the first connection point 11 to the second connection point 12 is jointly blocked.
Dans ce quatrième mode de fonctionnement, le flux d’air intérieur Fi est refroidi au niveau du quatrième échangeur 4 par l’évaporation du fluide réfrigérant à basse pression, et est réchauffé au niveau du premier échangeur 1 par la désurchauffe et la condensation du fluide réfrigérant à haute pression. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi déshumidifié.
La chaleur de condensation du fluide réfrigérant à haute pression est dissipée dans le flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur 1.
La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant à basse pression est fournie en partie par le flux d’air intérieur Fi au niveau du quatrième échangeur 4, et en partie par le liquide caloporteur du circuit 20 au niveau du troisième échangeur 3.
Le fluide réfrigérant à basse pression circule en parallèle dans le troisième échangeur 3 et dans le quatrième échangeur 4.
Le débit de fluide réfrigérant à haute pression dans le premier échangeur 1 est supérieur au débit de fluide réfrigérant à basse pression dans le troisième échangeur 3.
Le deuxième échangeur 2 est inactif thermiquement.In this fourth operating mode, the indoor airflow Fi is cooled at the fourth heat exchanger 4 by the evaporation of the low-pressure refrigerant, and heated at the first heat exchanger 1 by the desuperheating and condensation of the high-pressure refrigerant. The indoor airflow Fi is thus dehumidified.
The heat of condensation of the high-pressure refrigerant is dissipated into the internal airflow Fi at the level of the first exchanger 1.
The heat required for the evaporation of the low-pressure refrigerant is supplied partly by the internal airflow Fi at the level of the fourth exchanger 4, and partly by the heat transfer fluid of the circuit 20 at the level of the third exchanger 3.
The low-pressure refrigerant circulates in parallel in the third exchanger 3 and in the fourth exchanger 4.
The high-pressure refrigerant flow rate in the first exchanger 1 is greater than the low-pressure refrigerant flow rate in the third exchanger 3.
The second exchanger 2 is thermally inactive.
La
Dans ce cinquième mode de fonctionnement :
- un débit Qr de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 7 où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur 1 où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur 21 sans subir de détente, puis dans la deuxième branche de dérivation C, successivement dans le troisième détendeur 23 où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans le quatrième échangeur 4 où il s’évapore, puis dans le dispositif d’accumulation 6, et retourne au compresseur 7.There
In this fifth mode of operation:
- a flow Qr of refrigerant fluid circulates in the compression device 7 where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger 1 where it gives up heat, in the first expansion valve 21 without undergoing expansion, then in the second bypass branch C, successively in the third expansion valve 23 where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the fourth exchanger 4 where it evaporates, then in the accumulation device 6, and returns to the compressor 7.
Dans ce cinquième mode de fonctionnement :
- Le débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur 2 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur 3 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la portion de boucle principale A comprise entre le troisième point de raccordement 13 et le quatrième point de raccordement 14 est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B est nul.
- Le débit de fluide réfrigérant dans la troisième branche de dérivation D est nul.In this fifth mode of operation:
- The flow rate of refrigerant fluid in the second exchanger 2 is zero.
- The flow rate of refrigerant fluid in the third exchanger 3 is zero.
- The refrigerant flow rate in the portion of the main loop A between the third connection point 13 and the fourth connection point 14 is zero.
- The flow rate of refrigerant fluid in the first branch of bypass B is zero.
- The refrigerant flow rate in the third branch of the bypass D is zero.
Dans ce cinquième mode de fonctionnement, le flux d’air intérieur Fi est refroidi au niveau du quatrième échangeur 4 par l’évaporation du fluide réfrigérant à basse pression, et est réchauffé au niveau du premier échangeur 1 par la désurchauffe et la condensation du fluide réfrigérant à haute pression. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi déshumidifié.
La chaleur de désurchauffe et de condensation du fluide réfrigérant est dissipée dans le flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur 1.
La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant à basse pression est également fournie par le flux d’air intérieur Fi au niveau du quatrième échangeur 4.
En régime permanent, le débit de fluide réfrigérant à haute pression dans le premier échangeur 1 est égal au débit de fluide réfrigérant à basse pression dans le quatrième échangeur 4.
Le deuxième échangeur 2 et le troisième échangeur 3 sont inactifs thermiquement.In this fifth operating mode, the indoor airflow Fi is cooled at the fourth heat exchanger 4 by the evaporation of the low-pressure refrigerant, and heated at the first heat exchanger 1 by the desuperheating and condensation of the high-pressure refrigerant. The indoor airflow Fi is thus dehumidified.
The heat from desuperheating and condensation of the refrigerant is dissipated into the internal airflow Fi at the level of the first exchanger 1.
The heat required for the evaporation of the low-pressure refrigerant is also supplied by the internal airflow Fi at the level of the fourth exchanger 4.
In steady state, the flow rate of high-pressure refrigerant in the first exchanger 1 is equal to the flow rate of low-pressure refrigerant in the fourth exchanger 4.
The second exchanger 2 and the third exchanger 3 are thermally inactive.
Claims (13)
- une boucle principale (A) comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant :
-- un compresseur (7),
-- un premier échangeur (1) de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle d’un véhicule automobile,
-- un premier détendeur (21),
-- un deuxième échangeur (2) de chaleur couplé thermiquement à un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule automobile,
-- un deuxième détendeur (22),
-- un troisième échangeur (3) de chaleur,
- une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier détendeur (21) et en amont du deuxième échangeur (2) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur de chaleur (2) et en amont du troisième échangeur (3),
- une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur (1) et en amont du deuxième échangeur (2) à un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la boucle principale (A) en aval du troisième échangeur (3) et en amont du compresseur (7), la deuxième branche de dérivation (C) comportant successivement un troisième détendeur (23) et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur (Fi),
- une troisième branche de dérivation (D) reliant un cinquième point de raccordement (15) disposé sur la deuxième branche de dérivation (C) entre le troisième point de raccordement (13) et le troisième détendeur (23) à un sixième point de raccordement (16) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième échangeur (2) et en amont du deuxième détendeur (22).Thermal conditioning system (100) for a motor vehicle, comprising a refrigerant circuit (10) configured to circulate a refrigerant, the refrigerant circuit (10) comprising:
- a main loop (A) comprising successively, according to the direction of refrigerant flow:
-- a compressor (7),
-- a first heat exchanger (1) thermally coupled to an interior airflow (Fi) in the passenger compartment of a motor vehicle,
-- a first regulator (21),
-- a second heat exchanger (2) thermally coupled to an outside airflow (Fe) to the passenger compartment of the motor vehicle,
-- a second regulator (22),
-- a third heat exchanger (3),
- a first branch branch (B) connecting a first connection point (11) located on the main loop (A) downstream of the first expansion valve (21) and upstream of the second exchanger (2) to a second connection point (12) located on the main loop (A) downstream of the second heat exchanger (2) and upstream of the third exchanger (3),
- a second branch branch (C) connecting a third connection point (13) located on the main loop (A) downstream of the first exchanger (1) and upstream of the second exchanger (2) to a fourth connection point (14) located on the main loop (A) downstream of the third exchanger (3) and upstream of the compressor (7), the second branch branch (C) comprising successively a third expansion valve (23) and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with the indoor airflow (Fi),
- a third branch branch (D) connecting a fifth connection point (15) located on the second branch branch (C) between the third connection point (13) and the third regulator (23) to a sixth connection point (16) located on the main loop (A) downstream of the second exchanger (2) and upstream of the second regulator (22).
- détendre le fluide réfrigérant provenant du premier échangeur (1),
- diriger sélectivement le fluide réfrigérant détendu soit vers le deuxième échangeur (2), soit vers le cinquième point de raccordement (15).Thermal conditioning system (100) according to claim 1 or 2, wherein the first expansion valve (21) is arranged jointly on the main loop (A) and on the second bypass branch (C), and is configured to:
- expanding the refrigerant fluid coming from the first heat exchanger (1),
- selectively direct the expanded refrigerant either to the second exchanger (2), or to the fifth connection point (15).
- soit détendre le fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement (16) et diriger le fluide réfrigérant détendu vers le troisième échangeur (3), en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation (B),
- soit autoriser une circulation de fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation (B) vers le troisième échangeur (3), en bloquant conjointement la circulation de fluide réfrigérant entre le sixième point de raccordement (16) et le troisième échangeur (3).Thermal conditioning system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the second expansion valve (22) is jointly arranged on the main loop (A) and on the first bypass branch (B), and is configured to:
- either expand the refrigerant fluid coming from the sixth connection point (16) and direct the expanded refrigerant fluid towards the third exchanger (3), while simultaneously blocking the circulation of refrigerant fluid in the first bypass branch (B),
- either allow refrigerant flow in the first branch of bypass (B) towards the third exchanger (3), while jointly blocking refrigerant flow between the sixth connection point (16) and the third exchanger (3).
- le fluide réfrigérant circulant entre le deuxième échangeur (2) et le deuxième détendeur (22), et
- le fluide réfrigérant circulant en aval du dispositif d’accumulation (6) et en amont d’une entrée (7a) du compresseur (7).Thermal conditioning system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the main loop (A) comprises an internal heat exchanger (9) configured to permit heat exchange between:
- the refrigerant circulating between the second heat exchanger (2) and the second expansion valve (22), and
- the refrigerant fluid circulating downstream of the accumulation device (6) and upstream of an inlet (7a) of the compressor (7).
- un premier débit (Qr1) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1) sans échanger de chaleur, dans le premier détendeur (21) sans subir de détente, dans le deuxième échangeur (2), et se divise en :
-- un deuxième débit (Qr2) de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale (A), dans le deuxième détendeur (22) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le troisième échangeur (3) où il s’évapore,
-- un troisième débit (Qr3) de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation (D), puis dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du troisième échangeur (3),
le débit total formé circule dans le dispositif d’accumulation (6) et retourne au compresseur (7).Method of operating a thermal conditioning system according to any one of claims 1 to 8, in a first operating mode called " Cooling of passenger compartment and battery " in which:
- a first flow (Qr1) of refrigerant fluid circulates in the compression device (7) where it passes through high pressure, and circulates successively in the first exchanger (1) without exchanging heat, in the first expansion valve (21) without undergoing expansion, in the second exchanger (2), and divides into:
-- a second flow (Qr2) of refrigerant circulating in the main loop (A), in the second expansion valve (22) where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, then in the third heat exchanger (3) where it evaporates,
-- a third flow (Qr3) of refrigerant circulating in the third bypass branch (D), then in the third expansion valve (23) where it undergoes expansion and passes to low pressure, then in the fourth exchanger (4) where it evaporates, and rejoins the refrigerant from the third exchanger (3),
The total flow formed circulates in the accumulation device (6) and returns to the compressor (7).
- un débit (Qr) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans la troisième branche de dérivation (D), dans le deuxième échangeur (2) où il s’évapore au moins en partie, dans la première branche de dérivation (B), dans le deuxième détendeur (22) sans subir de détente, dans le troisième échangeur (3) où il s’évapore au moins en partie, puis dans le dispositif d’accumulation (6) de fluide réfrigérant et retourne au compresseur (7).Method of operating a thermal conditioning system according to any one of claims 1 to 8, in a second operating mode called " Heat pump and energy recovery " in which:
- a flow (Qr) of refrigerant fluid circulates in the compression device (7) where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger (1) where it gives up heat, in the first expansion valve (21) where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the third bypass branch (D), in the second exchanger (2) where it evaporates at least in part, in the first bypass branch (B), in the second expansion valve (22) without undergoing expansion, in the third exchanger (3) where it evaporates at least in part, then in the refrigerant fluid accumulation device (6) and returns to the compressor (7).
- un débit (Qr) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21) où il subit une détente et passe à une pression intermédiaire inférieure à la haute pression, dans le deuxième échangeur (2), dans la troisième branche de dérivation (D), dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la pression intermédiaire, dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore, puis dans le dispositif d’accumulation (6) de fluide réfrigérant et retourne au compresseur (7).Method of operating a thermal conditioning system according to any one of claims 1 to 8, in a third operating mode called " first dehumidification mode " in which:
- a flow (Qr) of refrigerant fluid circulates in the compression device (7) where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger (1) where it gives up heat, in the first expansion valve (21) where it undergoes expansion and passes to an intermediate pressure lower than the high pressure, in the second exchanger (2), in the third bypass branch (D), in the third expansion valve (23) where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the intermediate pressure, in the fourth exchanger (4) where it evaporates, then in the refrigerant fluid accumulation device (6) and returns to the compressor (7).
- un premier débit (Qr1) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21) sans subir de détente, dans la deuxième branche de dérivation (C), et se divise en :
-- un deuxième débit (Qr2) de fluide réfrigérant circulant dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, puis dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore, et
-- un troisième débit (Qr3) de fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation (D), puis dans le deuxième détendeur (22) où il subit une détente et passe à basse pression, puis dans le troisième échangeur (3) où il s’évapore, et rejoint le fluide réfrigérant provenant du quatrième échangeur (4),
le débit total formé circule dans le dispositif d’accumulation (6) et retourne au compresseur (7).Method of operating a thermal conditioning system according to any one of claims 1 to 8, in a fourth operating mode called " second dehumidification mode " in which:
- a first flow (Qr1) of refrigerant fluid circulates in the compression device (7) where it passes through high pressure, and circulates successively in the first exchanger (1) where it releases heat, in the first expansion valve (21) without undergoing expansion, in the second bypass branch (C), and divides into:
-- a second flow (Qr2) of refrigerant circulating in the second bypass branch (C), successively in the third expansion valve (23) where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, then in the fourth heat exchanger (4) where it evaporates, and
-- a third flow (Qr3) of refrigerant circulating in the third bypass branch (D), then in the second expansion valve (22) where it undergoes expansion and passes to low pressure, then in the third exchanger (3) where it evaporates, and joins the refrigerant from the fourth exchanger (4),
The total flow formed circulates in the accumulation device (6) and returns to the compressor (7).
- un débit (Qr) de fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (7) où il passe à haute pression, et circule successivement dans le premier échangeur (1) où il cède de la chaleur, dans le premier détendeur (21) sans subir de détente, puis dans la deuxième branche de dérivation (C), successivement dans le troisième détendeur (23) où il subit une détente et passe à une basse pression inférieure à la haute pression, dans le quatrième échangeur (4) où il s’évapore, puis dans le dispositif d’accumulation (6), et retourne au compresseur (7).Method of operating a thermal conditioning system according to any one of claims 1 to 8, in a fifth operating mode called " third dehumidification mode " in which:
- a flow (Qr) of refrigerant fluid circulates in the compression device (7) where it passes to high pressure, and circulates successively in the first exchanger (1) where it gives up heat, in the first expansion valve (21) without undergoing expansion, then in the second bypass branch (C), successively in the third expansion valve (23) where it undergoes expansion and passes to a low pressure lower than the high pressure, in the fourth exchanger (4) where it evaporates, then in the accumulation device (6), and returns to the compressor (7).
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- 2024-07-05 FR FR2407394A patent/FR3164145A1/en active Pending
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