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WO2019150025A1 - Circuit de fluide refrigerant pour vehicule - Google Patents

Circuit de fluide refrigerant pour vehicule Download PDF

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Publication number
WO2019150025A1
WO2019150025A1 PCT/FR2019/050179 FR2019050179W WO2019150025A1 WO 2019150025 A1 WO2019150025 A1 WO 2019150025A1 FR 2019050179 W FR2019050179 W FR 2019050179W WO 2019150025 A1 WO2019150025 A1 WO 2019150025A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
circuit
heat exchanger
ejector
fluid
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/050179
Other languages
English (en)
Inventor
Jugurtha Benouali
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
Publication of WO2019150025A1 publication Critical patent/WO2019150025A1/fr

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    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
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    • H01M10/61—Types of temperature control
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    • H01M10/625—Vehicles
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the field of the present invention is that of refrigerant fluid circuits for a vehicle, especially for a motor vehicle.
  • Motor vehicles are commonly equipped with a refrigerant circuit used to cool different areas or different components of the vehicle. It is in particular known to use this refrigerant circuit to thermally treat a flow of air into the passenger compartment of the vehicle equipped with such a circuit.
  • this circuit In another application of this circuit, it is known to use it to cool an electrical storage device of the vehicle, the latter being used to supply energy to an electric motor capable of moving the vehicle.
  • the refrigerant circuit thus provides the energy capable of cooling the electric storage device during its use in rolling phases.
  • the refrigerant circuit is thus sized to cool the electrical storage device for temperatures that remain moderate.
  • this refrigerant circuit When this refrigerant circuit simultaneously ensures the heat treatment of the passenger compartment and the heat treatment of the storage device, this circuit is subjected to very high stresses which bring the circuit to the limits of its capacity. This is particularly the case when the electrical storage device is used in a manner that causes significant heating thereof.
  • An example of this situation is for example a fast loading phase of the storage device. It consists of charging the electrical storage device with high voltage and amperage so as to charge the electrical storage device in a maximum of a few minutes. This rapid charge involves a heating of the electrical storage device that should be treated.
  • the technical problem therefore lies in the ability to increase the performance of a refrigerant circuit which is configured on the one hand to dissipate the calories generated by the electrical storage device when it is subjected to high stresses, for example during a fast charge, and secondly to cool the cabin, both by limiting the consumption and / or congestion and / or noise of a system capable of simultaneously perform both functions.
  • the invention is in this context and proposes a technical solution that solves this problem, by generating two levels of evaporation pressure at the inlet of two heat exchangers used as an evaporator, one being intended to thermally treat the air flow for air conditioning the passenger compartment, the other being for the heat treatment of the electrical storage device.
  • the subject of the invention is therefore a refrigerant circuit of a vehicle comprising at least one refrigerant compression device, a refrigerant expansion member, a refrigerant discharge ejector comprising at least one primary inlet, a secondary inlet and an outlet, a first heat exchanger, a second heat exchanger configured to heat-treat an air flow intended for a passenger compartment of the vehicle, a heat exchanger thermally coupled to an electrical storage device, the primary inlet of the ejector being able to receive the refrigerant fluid from the first heat exchanger, the secondary inlet of the ejector being adapted to receive the refrigerant fluid from the second heat exchanger, characterized in that the ejector is disposed in the fluid circuit refrigerant so that its output feeds the heat exchanger.
  • the refrigerant circuit is a closed circuit that implements a cycle thermodynamic.
  • the refrigerant compression device which includes the refrigerant circuit, compresses and circulates the refrigerant.
  • the refrigerant fluid used in the refrigerant circuit according to the invention is for example a subcritical fluid, such as that known under the reference Ri34a or Ri234yf.
  • a first level of evaporation of the refrigerant is allowed by the expansion member.
  • This expansion member generates a refrigerant fluid at low pressure, corresponding to a first low pressure.
  • the ejector also generates a refrigerant fluid at low pressure, this time corresponding to a second low pressure.
  • the second level of evaporation of the refrigerant is thus allowed by the ejector.
  • ejector means a component with two inputs and an output of which at least one of the inputs undergoes a depression by using a Venturi effect generate by a flow of fluid between the other input and the output.
  • a first coolant stream from the first heat exchanger can be drawn into the ejector and enter via its primary inlet.
  • a second refrigerant flow from the second heat exchanger can be drawn into the ejector and enter via the secondary inlet. This first flow and this second flow of refrigerant are mixed in the ejector.
  • the refrigerant fluid is a refrigerant fluid at low pressure, corresponding to the second low pressure.
  • the ejector is connected to the heat exchanger, the outlet of the ejector supplying it with refrigerant fluid.
  • feed is meant that the outlet of the ejector is connected to the heat exchanger, whether directly or indirectly.
  • the ejector is connected to the heat exchanger when the refrigerant fluid at the second low pressure flows from the outlet of the ejector to an inlet of the heat exchanger.
  • the second low pressure is different from the first low pressure.
  • the first low pressure is less than second low pressure.
  • the first heat exchanger is able to operate as a condenser.
  • This condenser may be of the refrigerant / air and / or refrigerant / water type.
  • the second heat exchanger is able to operate as an evaporator.
  • the flow of air for the passenger through this second heat exchanger is cooled by a heat exchange with the coolant.
  • the second heat exchanger is connected to an output of the expansion member.
  • the second level of evaporation of the refrigerant fluid which is allowed thanks to the refrigerant fluid at the second low pressure, impacts the cooling of the air flow passing through the second heat exchanger.
  • the refrigerant circuit comprises a direct connection between the outlet of the ejector and an inlet of the heat exchanger.
  • the ejector is connected to the heat exchanger, so that the outlet of the ejector feeds it with refrigerant, via the direct connection.
  • This direct connection may take the form of one or more components of the refrigerant circuit as soon as the low pressure refrigerant flows from the outlet of the ejector to an inlet of the heat exchanger.
  • the direct link consists of a simple conduct.
  • the direct link may also consist of a pipe and a shut-off valve.
  • the refrigerant fluid compression device comprises a compression mechanism and an electric motor that rotates the compression mechanism.
  • the compression device is for example an electric compressor.
  • the electric compressor is a compressor with an electric motor.
  • the electric compressor is fixed displacement and variable speed.
  • the refrigerant flow rate within the refrigerant circuit can thus be adapted.
  • a bottle is integrated into the first heat exchanger.
  • the bottle included in the first exchanger makes it possible to accumulate a circulating mass of refrigerant fluid.
  • the bottle is integrated at the outlet of the first heat exchanger or between two passes of the same exchanger.
  • the expansion member is chosen from an electronic expansion valve, a thermostatic expansion valve or a calibrated orifice.
  • the expansion member used it may be possible to specifically control the pressure of the refrigerant fluid downstream of the expansion member, for example by acting on a passage section internal to the expansion member.
  • the ejector comprises within it a device for regulating the circulation of the refrigerant fluid.
  • the device for regulating the circulation of the refrigerant fluid is a moving part integrated into the ejector. It is able to regulate a pressure and a flow rate of the cooling fluid, characteristics of a circulation of the refrigerant in the ejector.
  • the regulation is direct on the flow of refrigerant entering through the primary inlet of the ejector.
  • the moving part is in fact arranged in the ejector on a path of the refrigerant flow entering through the primary inlet of the ejector, and not on a flow path of refrigerant entering the secondary inlet of the ejector.
  • the regulation is indirect on the flow of refrigerant entering through the secondary inlet of the ejector. This regulation is indirect since it is consequently caused to the variation effected on the flow of refrigerating fluid entering through the primary inlet of the ejector (the adjustment device can advantageously be controlled electrically or by means of a mechanical or pneumatic member ).
  • the refrigerant circuit comprises a first connection point of the circuit connected to an inlet of the expansion element, to the primary inlet of the ejector and to an outlet of the first heat exchanger a second connection point of the circuit connected to an output of the second heat exchanger, to the secondary input of the ejector and to a third connection point of the circuit, the third connection point being connected to an output of the exchanger of heat and at an inlet of the compression device, a first stop device disposed between the first connection point of the circuit and the primary inlet of the ejector, and a second device stop between the second connection point of the circuit and the secondary entrance of the ejector.
  • the first connection point is connected to the primary input of the ejector via the first stop device.
  • the first connection point is connected directly to the primary entrance of the ejector.
  • the second connection point is connected to a third connection point of the circuit via the second stop device.
  • the second connection point is connected directly to the third connection point.
  • the refrigerant circuit comprises a main pipe and parallel branches.
  • a first branch extends between the first connection point and the primary entrance of the ejector.
  • a second branch extends between the first connection point and the secondary entrance of the ejector.
  • the first stop device allows or prevents the flow of refrigerant in the first branch of the refrigerant circuit.
  • the first shut-off device When the first shut-off device is open, the coolant can circulate in the first branch. Conversely, there can be no circulation of the refrigerant in the first branch if the first stop device is closed.
  • the second stop device allows or prevents the flow of refrigerant in the second branch of the refrigerant circuit.
  • the second shut-off device When the second shut-off device is open, the coolant can circulate in the second branch.
  • the ejector is indeed able to circulate the refrigerant in the second branch of the refrigerant circuit. Conversely, there can be no circulation of the refrigerant in the second branch if the second stop device is closed.
  • the first stop device and the second stop device are, for example, stop valves.
  • the refrigerant circuit comprises a third stop device disposed between the second connection point of the circuit and the third connection point of the circuit.
  • the third connection point is connected to the second connection point, to an outlet of the heat exchanger and to an inlet of the refrigerant compressor.
  • the third shut-off device When the third shut-off device is open, the coolant can circulate in a third branch extending from the second connection point to the third connection point. If the third shut-off device is closed, there can be no circulation of refrigerant in the third branch.
  • the third branch is a branch of the circuit parallel to a fourth branch extending from the outlet of the ejector to the third connection point.
  • the compressor is adapted to circulate the refrigerant in the third branch and in the fourth branch of the refrigerant circuit.
  • the third stop device is for example a stop valve.
  • the heat exchanger is configured to heat-treat the vehicle's electrical storage device. It is thus specifically dedicated to this electrical storage device and does not have the function of cooling another component.
  • the heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the vehicle electrical storage device, either directly, that is to say by convection between the refrigerant circulating in the heat exchanger and the electrical storage device or indirectly via a heat transfer fluid loop, the latter being intended to transport the calories of the electrical storage device to the heat exchanger.
  • the cooling of the electrical storage device can be indirect.
  • the heat exchanger may be in contact with the electrical storage device. In such a case, the cooling of the electrical storage device is direct.
  • the refrigerant circuit may comprise an internal heat exchanger.
  • the internal heat exchanger comprises two passes constituting the refrigerant circuit. When the refrigerant circulates there, a heat transfer takes place between the refrigerant fluid present in the one and the other passes, the refrigerant fluid present in the first pass being at low pressure and low temperature, while the fluid refrigerant present in the second pass is at high pressure and high temperature.
  • the first pass corresponds to a portion of the circuit extending from the third connection point to the compression device.
  • the second pass corresponds to a portion of the circuit extending from the output of the first heat exchanger to the first connection point.
  • the invention also relates to a heat treatment system for a vehicle comprising the refrigerant circuit as described herein and a heat transfer fluid circulation loop comprising a third heat exchanger configured to heat-treat at least the storage device electric vehicle, the heat exchanger being configured to be traversed by the coolant and the heat transfer fluid.
  • a heat transfer fluid is advantageously a heat transfer liquid, such as a mixture of water and glycol.
  • the coolant circulation loop is a closed circuit which comprises at least one pipe, the heat exchanger, the third heat exchanger and a circulation means adapted to allow the circulation of heat transfer fluid in the pipe, such as a pump. .
  • the heat exchanger of the heat treatment system according to the invention thus forms part of the refrigerant circuit and the coolant circulation loop. It is a bi-fluid heat exchanger. Inside the heat exchanger there is a transfer of thermal energy between the coolant and the heat transfer fluid: the coolant is cooled. The heat exchanger is also coupled to the third heat exchanger.
  • the third heat exchanger is configured to thermally treat the vehicle's electrical storage device, in particular by sensing the calories generated by the electrical storage device. It is thus specifically dedicated to this electrical storage device and does not have the function of cooling another component.
  • the third heat exchanger exchanges heat between the coolant and the electric storage device of the vehicle, the heat transfer fluid circulation loop being intended to transport the calories of the electrical storage device to the heat exchanger.
  • the heat treatment system according to the invention thus aims to provide a refrigerant fluid at different low pressure levels to cool on the one hand the air flow and / or on the other hand the heat transfer fluid, the air flow being intended for the passenger compartment of the vehicle and the coolant being intended for the electric heating device of the same vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic view of the circuit according to the invention, in a first embodiment
  • FIGS. 2 to 4 schematically illustrate the circuit shown in FIG. 1, exploited according to different modes of operation
  • FIG. 5 is a schematic view of the circuit according to the invention, in a second embodiment.
  • the figures show the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention, if any.
  • These figures are diagrammatic representations which illustrate how a heat treatment system according to the invention is made, what composes it and how a refrigerant fluid and a heat transfer fluid circulate within it, respectively by borrowing a refrigerant circuit and a loop. circulation of heat transfer fluid.
  • the refrigerant circuit according to the invention mainly comprises at least one refrigerant compression device, a heat exchanger, heat exchangers, an expansion device, an ejector, stop devices and connecting pipes. each of these components.
  • the refrigerant circuit is also coupled to the coolant circulation loop, mainly comprising a heat transfer fluid circulation means, the heat exchanger of the refrigerant circuit mentioned above, a heat exchanger and a heat exchanger. driving connecting each of these components.
  • the different components are explained below in the flow direction of the refrigerant FR.
  • upstream and downstream employed in the description which follows refer to the direction of fluid flow considered, that is to say the coolant or heat transfer fluid.
  • FIGS. 2 to 4 in the refrigerant circuit and in the heat transfer fluid circulation loop, lines symbolizing the conduits are solid when they illustrate a portion of the circuit where the fluid to be considered circulates, while dashed lines show an absence of circulation of said fluid.
  • the refrigerant fluid FR is symbolized by a long arrow which illustrates a direction of circulation of the latter in the pipe in question.
  • Very thick lines and a solid arrow are used to symbolize a refrigerant fluid subjected to high pressure and high temperature.
  • Fine lines and a recessed arrow correspond to a fluid subjected to low pressure and low temperature and more particularly a refrigerant at a first low pressure.
  • Lines having an intermediate thickness and a hatched arrow illustrate a coolant at another low pressure and low temperature and more particularly a second low pressure.
  • the first low pressure is here lower than the second low pressure.
  • the heat transfer fluid FC is symbolized by a short arrow which illustrates its flow direction in the pipe considered.
  • a cooled fluid is shown by a recessed arrow and a warmer fluid is shown by a striated arrow.
  • FIG. 1 there is shown a heat treatment system 1 according to the invention, in a first embodiment.
  • the heat treatment system 1 is broken down into at least two circuits each closed: a refrigerant circuit 2 and a heat transfer fluid circulation loop 3.
  • the refrigerant circuit 2 comprises a network of conduits connecting the components of the refrigerant circuit 2.
  • the pipe network is constituted so that some components are arranged in series and others in parallel.
  • the driving network thus comprises a main pipe 4 and branches detailed elsewhere. Conduit connection points, but also some components are used to connect the pipes together.
  • the refrigerant circuit 2 comprises on the main pipe 4 a device 5 for compressing the refrigerant fluid.
  • the refrigerant compression device 5 may take the form of an electric compressor, that is to say a compressor which comprises a compression mechanism, an electric motor and a control and conversion unit. electric.
  • the compression mechanism of the refrigerant compressor 5 is rotated by the electric motor.
  • the refrigerant circuit 2 comprises a first heat exchanger 6 arranged downstream of the refrigerant 5 compression device.
  • This first heat exchanger 6 is used as a condenser and includes a bottle 36.
  • the first heat exchanger 6 is connected via an outlet 38 to a first connection point 7.
  • the first connection point 7 can allow the refrigerant circuit 2 to diverge in at least two branches. Downstream of the first connection point 7, there is a first branch 8 of the refrigerant circuit 2 and a second branch 9 of the refrigerant circuit 2.
  • the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 and the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 are parallel and converge towards an ejector 10, more particularly in a mixing chamber 11 of the ejector 10.
  • the mixing chamber 11 of the the ejector 10 can thus be a place of convergence of the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 and the second branch 9 of the refrigerant circuit 2.
  • the ejector 10 furthermore comprises a primary input 12, a secondary input 13 and an output 14.
  • the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 comprises, downstream of the first connection point 7, a first stop device 15, for example a stop valve.
  • This first stop device 15 is connected by an output 44 to the primary input 12 of the ejector 10.
  • This primary input 12 of the ejector 10 opens on a primary chamber 16 of the ejector 10 integrating a part of a device 17 for regulating the circulation of the refrigerant in the ejector 10.
  • the primary chamber 16 the ejector 10 comprises a neck 18 open on the mixing chamber n of the ejector 1o, itself opening, via a diffuser 19, on the outlet 14 of the ejector 10.
  • the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 comprises, downstream of the first connection point 7, an expansion member 20 so that the connection point 7 is connected to an inlet 37 of the expansion member 20.
  • detent member 20 (optionally provided with a stop device) is chosen from an electronic expander, a thermostatic expansion valve or a calibrated orifice.
  • a second heat exchanger 21 is placed downstream of this expansion member 20 so as to connect an outlet 43 of the expansion member 20.
  • This second heat exchanger 21, suitable for use as an evaporator, is installed within an installation ventilation, heating, and / or air conditioning that equips the vehicle.
  • a second connection point 22 is disposed downstream of the second heat exchanger 21 so that the second connection point 22 is connected to an outlet 40 of the second heat exchanger 21.
  • the second connection point 22 is in particular connected at the input of a second second stop device 23, for example a second stop valve.
  • the secondary inlet 13 of the ejector 10 is disposed downstream of the second stop device 23. This secondary inlet 13 opens on the mixing chamber 11 of the ejector 10.
  • a portion 40 of the second branch 9 of the circuit 2 refrigerant FR carries the second stop device 23. This portion 40 of the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR extends between the connection point 22 and the secondary inlet 13 of the ejector 10.
  • the second connection point 22 is also connected to an inlet 45 of a third stop device 24, for example a third stop valve. Downstream of the third stop device 24 is arranged a third connection point 25.
  • the third stop device 24 is thus placed on a third branch 26 of the refrigerant circuit 2 extending between the second connection point 22 and the third connection point 25.
  • the third branch 26 of the refrigerant circuit 2 is parallel to a fourth branch 27 of the refrigerant circuit 2.
  • the second connection point 22 may allow the refrigerant circuit 2 to diverge, and the third connection point 25 may allow it to converge.
  • the fourth branch 27 of the refrigerant circuit 2 extends between the outlet 14 of the ejector 10 and the third connection point 25.
  • a heat exchanger 28 is placed downstream of the outlet 14 of the ejector 10. heat exchanger 28 being connected by an outlet 39 to the third connection point 25.
  • the third connection point 25 is disposed at an inlet 41 of the refrigerant compressor device 5. From the third connection point 25 to the first connection point 7, there is the main pipe 4 of the refrigerant circuit 2 which carries, arranged in series, the refrigerant compression device 5 and the first heat exchanger 6.
  • the heat transfer fluid circulation loop 3 is closed and comprises a pipe 29 so that the components which it connects are arranged in series with respect to each other.
  • the heat transfer fluid circulating loop 3 comprises means 30 for circulating heat transfer fluid, such as a pump.
  • the means 30 for circulating heat transfer fluid is, according to this example, disposed upstream of the heat exchanger 28, in the direction of circulation of the coolant in line 29.
  • a third heat exchanger 31 is placed downstream of the heat exchanger 28. This third heat exchanger 31 is, according to this example, placed upstream of the means 30 for circulating heat transfer fluid.
  • the third heat exchanger 31 is in physical contact with an electrical storage device 32 for heat treatment.
  • FIG. 2 illustrates its simultaneous use for cooling the passenger compartment and the storage device. 32 electric vehicle.
  • Figure 3 shows its operation in a mode dedicated exclusively to cooling a vehicle interior.
  • Figure 4 shows how the system of heat treatment 1 used in a dedicated mode exclusively for cooling the electrical storage device 32 of the vehicle.
  • the refrigerating fluid FR is circulated in the refrigerant circuit FR and the heat transfer fluid FC is circulated in the circulation loop 3 of the heat transfer fluid FC.
  • the heat exchanger 28 otherwise called bi-fluid heat exchanger with reference to the refrigerant fluid FR and the coolant FC, is able to implement a heat exchange between the coolant FR and the heat transfer fluid FC.
  • FIG. 3 there is no circulation of the heat transfer fluid FC in the circulation loop 3 of the heat transfer fluid FC.
  • Figure 2 schematically illustrates the operation of the heat treatment system 1 according to a third mode of operation of simultaneously cooling the electric storage device 32 and the air flow FA for the passenger compartment. This is particularly the case of a rapid charge imposed on the electrical storage device 32, while the occupants remain in the vehicle during the time of this fast charge.
  • the third stop device 24 Only the third stop device 24 is in the closed position, the first stop device 15 and the second stop device 23 are in the open position.
  • the third branch 26 of the refrigerant circuit 2 FR is not traversed by the refrigerant FR.
  • the FR refrigerant compression device 5, present on the main pipe 4, passes the refrigerant fluid FR from a second low pressure BP2 to a high pressure HP. Then, the refrigerant fluid FR thus subjected to high pressure HP and at high temperature passes through the first heat exchanger 6, operating as a condenser.
  • the passage of the refrigerant fluid FR in the first heat exchanger 6, by heat exchange with a flow of outside air FE to the passenger compartment of the vehicle allows a cooling of the refrigerant fluid FR.
  • the coolant FR diverges between the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 FR and the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • the third device 24 is in the closed position so that the refrigerant fluid FR does not circulate in the third branch 26 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • the refrigerant FR passes through the first stop device 15, the latter being in the open position.
  • the high-pressure refrigerant FR HP then arrives at the primary inlet 12 of the ejector 10. It passes through the primary chamber 16, then the neck 18 which induces a Venturi effect.
  • the cooling fluid FR then travels in the mixing chamber 11 where it sucks a flow of refrigerant which enters through the second secondary inlet 13.
  • the refrigerant FR passes through the expansion member 20, thus from high pressure HP to a first low pressure BPi.
  • This refrigerant fluid FR at this first low pressure BPi feeds the second heat exchanger 21 used as an evaporator.
  • the air flow FA is cooled, which induces evaporation of the refrigerant fluid FR.
  • This refrigerant fluid FR always at the first low pressure BPi, successively passes through the second connection point 22, the second stop device 23 opened, and is sucked, through the secondary inlet 13 of the ejector 10, into the chamber mixing mixture 11 of the ejector 10.
  • the refrigerant FR borrows only the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • the refrigerant fluid FR at second low pressure BP2 passes through the heat exchanger 28. It captures the calories of the heat transfer fluid FC.
  • the refrigerant fluid FR thus heated passes through the third connection point 25 before joining the compression device 5 of the refrigerant FR.
  • the circulation of the refrigerating fluid FR is dependent on the opening of the first stop device 15, the opening of the second stop device 23 and the closure of the third stop device 24.
  • the coolant FC is transmitted to the heat exchanger 28 used as an evaporator for cooling the coolant FC by the refrigerant fluid FR.
  • the heat transfer fluid FC circulates in the third heat exchanger 31 where it recovers the heat generated by the electric storage device 32 before returning to its circulation means 30.
  • the electrical storage device 32 is cooled.
  • FIG. 3 shows the circuit 2 illustrated in FIG. 1 and used in priority cooling mode of the passenger compartment of the vehicle, that is to say a mode in which the thermal energy is concentrated in order to rapidly cool the airflow FA sent. in the cockpit.
  • This mode can be activated when the temperature outside the passenger compartment is high, for example higher than 30 ° C, and that the users of the vehicle wish to cool the cabin.
  • the cooling of the electrical storage device 32 is not ensured in this mode.
  • the air flow FA passes through the second heat exchanger 21 to be cooled.
  • the FR refrigerant compression device 5 passes the refrigerant FR from a low pressure BP to a high pressure HP. Then, the refrigerant fluid FR thus subjected to high pressure HP and at high temperature passes through the first heat exchanger 6, operating as a condenser.
  • the passage of the refrigerant fluid FR in the first heat exchanger 6 allows a cooling of the refrigerant fluid FR by heat exchange with an external air flow FE to the passenger compartment of the vehicle.
  • the refrigerant FR borrows only the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR, except its portion 40 of the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • the first stop device 15 is in the closed position so that the refrigerant FR does not circulate in the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • the refrigerating fluid FR passes through the expansion member 20, thus moving from the high pressure HP to a low pressure BP.
  • This low pressure refrigerant fluid BP supplies the second heat exchanger 21 used as an evaporator.
  • the air flow FA is cooled, which induces evaporation of the refrigerant fluid FR.
  • This refrigerant fluid FR always at the low pressure BP, successively passes through the second connection point 22, the third stop device 24 in the open position and the third connection point 25 before joining the compression device 5 of the refrigerant fluid FR . Note that past the second connection point 22, the refrigerant fluid FR passes only into the third branch 26 of the refrigerant circulation circuit FR.
  • the circulation of the refrigerating fluid FR is dependent on the closure of the first stop device 15 and / or the closure of the second stop device 23, and the opening third cooling device 24.
  • the refrigerant FR thus does not circulate in the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 FR, nor in the portion 40 of the second branch 9 of the refrigerant circuit 2.
  • the coolant FR does not circulate either in the fourth branch 27 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • no refrigerant FR circulates in the refrigerant circuit 2 FR in the ejector 10, which is inoperative.
  • No refrigerating fluid FR circulates in the heat exchanger 28.
  • the electrical storage device 32 is not heat-treated by the refrigerant circuit 2 FR.
  • FIG. 4 shows the circuit 2 illustrated in FIG. 1 and used in the priority cooling mode of the electrical storage device 32, that is to say a mode in which the thermal energy is concentrated to cool the thermal storage device 32 This is particularly the case of a rapid charge imposed on the electrical storage device 32, while the occupants do not occupy the vehicle during the time of this fast charge.
  • the cabin is not cooled.
  • the FR refrigerant compression device 5, present on the main pipe 4 passes the refrigerant fluid FR from a low pressure BP to a high pressure HP. Then, the refrigerant fluid FR thus subjected to high pressure HP and at high temperature passes through the first heat exchanger 6, operating as a condenser.
  • the passage of the refrigerant fluid FR in the first heat exchanger 6 allows a cooling of the refrigerant fluid FR, by heat exchange with an external air flow FE to the passenger compartment of the vehicle.
  • the refrigerant FR borrows only the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 FR, and not the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • the second stopping device 23 and the third stopping device 24 are in the closed position, so that the refrigerating fluid FR does not circulate either in the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR or in the third branch 26 of the circuit 2 of refrigerant FR.
  • the cooling fluid FR passes through the first stop device 15 placed in the open position.
  • the high-pressure refrigerant FR HP then arrives at the primary inlet 12 of the ejector 10. It is sucked in and passes through the primary chamber 16. It then passes the neck 18 which induces on the refrigerant fluid FR a Venturi effect, then moves in the mixing chamber 11, where it undergoes a loss of pressure.
  • the refrigerating fluid FR is then at the low pressure BP and opens at the outlet 14 of the ejector 10.
  • the refrigerant FR passes through the heat exchanger 28. It captures the calories FC heat transfer fluid and behaves as an evaporator.
  • the refrigerant fluid FR thus heated passes through the third connection point 25 before joining the compression device 5 of the refrigerant FR.
  • the circulation of the refrigerating fluid FR is dependent on the opening of the first stop device 15, the closing of the second stop device 23 and the closing of the third device.
  • the coolant FR thus does not circulate on the second branch 9 of the refrigerant circuit 2 FR or on the third branch 26 of the refrigerant circuit 2 FR.
  • no refrigerant FR enters the ejector 10 through the secondary inlet 13.
  • FIG. 5 illustrates a heat treatment system 1 according to the invention in a second embodiment, integrating an internal heat exchanger 34.
  • FIGS. 2 to 4 for the embodiment illustrated in FIG. embodiment shown in Figure 5 can be exploited for simultaneous cooling of the passenger compartment by the airflow FA and the electrical storage device 32 of the vehicle, or in a mode dedicated to air conditioning a vehicle interior or in a mode dedicated to cooling of the electric storage device 32 of the vehicle.
  • the heat treatment system 1 illustrated in FIG. 5 comprises the refrigerant fluid circuit 2 FR and the heat transfer fluid circulation loop 3.
  • the heat transfer fluid circulation loop 3 has identical components and arranged identically to what has been previously described for FIG.
  • the components carried by the first branch 8 of the refrigerant circuit 2 of FIG. 1 are identical to the second branch 9 of the refrigerant fluid circuit 2.
  • FIG. 1 the third branch 26 of the refrigerant circuit 2 of FIG. 1 and the fourth branch 27 of the refrigerant circuit 2 of FIG. 1.
  • the arrangement of these components on the said branches of the circuit is also identical. 2 of the refrigerant fluid of Figure 1, and the arrangement of the branches relative to each other, and the heat transfer fluid circulation loop 3 relative to the refrigerant circuit 2.
  • the refrigerant circuit 2 of FIG. 5 is different from FIG. 1 at the main pipe 4 extending, in the direction intended for the circulation of the refrigerant, between the third connection point 25 and the first connection point 7.
  • the internal heat exchanger 34 comprises a first pass 33 and a second pass 35 constituting the refrigerant circuit 2. When the refrigerant circulates there, a heat transfer takes place between the coolant of the first pass 33 and the second pass 35.
  • the first pass 33 corresponds to a portion of the circuit 2 extending from the third connection point 25 to the compression device 5.
  • the second pass 35 corresponds to a portion of the circuit 2 extending from the outlet of the first heat exchanger to the first connection point 7 via the branch 4.
  • the compressor 5 for the refrigerant can take the form of an electric compressor as previously described.
  • the first heat exchanger 6 is connected via its outlet 38 to the second pass 35 of the internal heat exchanger 34.
  • This second pass 35 of the internal heat exchanger 34 connects the first connection point 7.
  • the present invention thus makes it possible to ensure simply, at optimized costs, without excess consumption and at a reduced noise level, the heat treatment by cooling of an electrical storage device, such as a battery or a battery pack, configured to supply electrical energy to an electric drive motor of the vehicle, as well as the heat treatment of a passenger compartment by cooling a flow of air into the passenger compartment.
  • an electrical storage device such as a battery or a battery pack
  • the invention can not, however, be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to any equivalent means or configurations and any technically operating combination of such means.
  • the architecture of the refrigerant circuit or the heat transfer fluid loop can be modified without harming the invention insofar as it fulfills the functionalities described in this document.

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Abstract

L'invention concerne un circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) d'un véhicule. Ce circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) comprend au moins un dispositif de compression (5) du fluide réfrigérant (FR), un organe de détente (20), un éjecteur (10), un premier échangeur thermique (6) configuré pour être utilisé en condenseur, un deuxième échangeur thermique (21) configuré pour traiter thermiquement un flux d'air (FA), un échangeur de chaleur (28) apte à être traversé au moins par le fluide réfrigérant (FR) et couplé à un dispositif de stockage électrique (32), caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (28) soit relié à une sortie (14) de l'éjecteur (10). Application aux véhicules automobiles.

Description

CIRCUIT DE FLUIDE REFRIGERANT POUR VEHICULE
Le domaine de la présente invention est celui des circuits de fluide réfrigérant pour véhicule, notamment pour véhicule automobile.
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant utilisé pour refroidir différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu d’utiliser ce circuit de fluide réfrigérant pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit.
Dans une autre application de ce circuit, il est connu de l’utiliser pour refroidir un dispositif de stockage électrique du véhicule, ce dernier étant utilisé pour fournir une énergie à un moteur électrique capable de mettre en mouvement le véhicule. Le circuit de fluide réfrigérant fournit ainsi l’énergie capable de refroidir le dispositif de stockage électrique pendant son utilisation en phases de roulage. Le circuit de fluide réfrigérant est ainsi dimensionné pour refroidir ce dispositif de stockage électrique pour des températures qui restent modérées.
Lorsque ce circuit de fluide réfrigérant assure simultanément le traitement thermique de l’habitacle et le traitement thermique du dispositif de stockage, ce circuit est soumis à de très fortes contraintes qui amènent le circuit aux limites de ses capacités. C’est notamment le cas quand le dispositif de stockage électrique est utilisé d’une manière qui provoque un échauffement important de celui-ci. Un exemple de cette situation est par exemple une phase de charge rapide du dispositif de stockage. Elle consiste à charger le dispositif de stockage électrique sous une tension et un ampérage élevés, de manière à charger le dispositif de stockage électrique en un temps maximum de quelques minutes. Cette charge rapide implique un échauffement du dispositif de stockage électrique qu’il convient de traiter. Par ailleurs, il faut considérer la possibilité de maintenir un niveau de confort thermique acceptable à l’intérieur de l’habitacle, soit car les occupants du véhicule restent à l’intérieur du véhicule tout ou partie du temps de charge mentionné ci-dessus, soit pour anticiper le retour de ces occupants et éviter tous désagrément d’ordre thermique. Il faut alors également traiter thermiquement l’habitacle pendant cette charge rapide pour maintenir des conditions de confort acceptables, notamment quand la température à l’extérieur du véhicule dépasse 30°C. Ces deux demandes en refroidissement impliquent un dimensionnement du système qui le rend peu compatible avec les contraintes des véhicules automobiles actuels, notamment les véhicules mus par un moteur électrique.
Le problème technique réside donc dans la capacité à augmenter les performances d’un circuit de fluide réfrigérant qui est configuré d’une part pour dissiper les calories générées par le dispositif de stockage électrique lorsqu’il est soumis à de fortes contraintes, par exemple pendant une charge rapide, et d’autre part à refroidir l’habitacle, tant en limitant la consommation et/ou l’encombrement et/ou les nuisances sonores d’un système capable de remplir simultanément ces deux fonctions.
L’invention s’inscrit dans ce contexte et propose une solution technique qui résout ce problème, en générant deux niveaux de pression d’évaporation en entrée de deux échangeurs thermiques utilisés en tant qu’évaporateur, l’un étant destiné à traiter thermiquement le flux d’air destiné à climatiser l’habitacle, l’autre étant destiné au traitement thermique du dispositif de stockage électrique.
L'invention a donc pour objet un circuit de fluide réfrigérant d’un véhicule comprenant au moins un dispositif de compression de fluide réfrigérant, un organe de détente du fluide réfrigérant, un éjecteur de fluide réfrigérant comprenant au moins une entrée primaire, une entrée secondaire et une sortie, un premier échangeur thermique, un deuxième échangeur thermique configuré pour traiter thermiquement un flux d’air destiné à un habitacle du véhicule, un échangeur de chaleur couplé thermiquement à un dispositif de stockage électrique, l’entrée primaire de l’éjecteur étant apte à recevoir le fluide réfrigérant en provenance du premier échangeur thermique, l’entrée secondaire de l’éjecteur étant apte à recevoir le fluide réfrigérant en provenance du deuxième échangeur thermique, caractérisé en ce que l’éjecteur est disposé dans le circuit de fluide réfrigérant de sorte que sa sortie alimente l’échangeur de chaleur.
Le circuit de fluide réfrigérant est un circuit fermé qui met en œuvre un cycle thermodynamique. Le dispositif de compression de fluide réfrigérant, que comprend le circuit de fluide réfrigérant, permet de comprimer et de mettre en circulation le fluide réfrigérant.
Le fluide réfrigérant mis en œuvre dans le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention est par exemple un fluide sous-critique, tel que celui connu sous la référence Ri34a ou Ri234yf.
Un premier niveau d’évaporation du fluide réfrigérant est permis par l’organe de détente. Cet organe de détente génère un fluide réfrigérant à basse pression, correspondant à une première basse pression.
L’éjecteur génère également un fluide réfrigérant à basse pression, correspondant cette fois à une deuxième basse pression. Le deuxième niveau d’évaporation du fluide réfrigérant est ainsi permis par l’éjecteur.
Par éjecteur, on entend un composant à deux entrées et une sortie dont au moins une des entrées subit une dépression par utilisation d’un effet Venturi générer par une circulation de fluide entre l’autre entrée et la sortie. Un premier flux de fluide réfrigérant, en provenance du premier échangeur thermique, peut être aspiré dans l’éjecteur et entrer via son entrée primaire. Un deuxième flux de fluide réfrigérant, en provenance du deuxième échangeur thermique, peut être aspiré dans l’éjecteur et entrer via l’entrée secondaire. Ce premier flux et ce deuxième flux de fluide réfrigérant se mélangent au sein de l’éjecteur. En sortie de l’éjecteur, le fluide réfrigérant est un fluide réfrigérant à basse pression, correspondant à la deuxième basse pression.
L’éjecteur est relié à l’échangeur de chaleur, la sortie de l’éjecteur alimentant celui-ci en fluide réfrigérant. Par « alimenter », on entend que la sortie de l’éjecteur est connectée à l’échangeur de chaleur, que ce soit de manière directe ou indirecte. L’éjecteur est connecté à l’échangeur de chaleur dès lors que le fluide réfrigérant à la deuxième basse pression circule depuis la sortie de l’éjecteur vers une entrée de l’échangeur de chaleur.
En l’espèce, la deuxième basse pression est différente de la première basse pression. Avantageusement, la première basse pression est inférieure à la deuxième basse pression.
Le premier échangeur thermique est apte à fonctionner en condenseur. Ce condenseur peut être du type fluide réfrigérant/air et/ou fluide réfrigérant/eau.
Le deuxième échangeur thermique est apte à fonctionner en évaporateur. Lors de la mise en œuvre du circuit de fluide réfrigérant selon l’invention, le flux d’air destiné à l’habitacle traverse ce deuxième échangeur thermique. Le flux d’air y est refroidi grâce à un échange thermique avec le fluide réfrigérant.
Selon un aspect de l’invention, le deuxième échangeur thermique est relié à une sortie de l’organe de détente. Ainsi, le deuxième niveau d’évaporation du fluide réfrigérant, permis grâce au fluide réfrigérant à la deuxième basse pression, impacte le refroidissement du flux d’air traversant le deuxième échangeur thermique.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend une liaison directe entre la sortie de l’éjecteur et une entrée de l’échangeur de chaleur. L’éjecteur est relié à l’échangeur de chaleur, de sorte que la sortie de l’éjecteur alimente celui-ci en fluide réfrigérant, via la liaison directe. Cette liaison directe peut prendre la forme d’un ou de plusieurs composants du circuit de fluide réfrigérant dès lors que le fluide réfrigérant basse pression circule depuis la sortie de l’éjecteur vers une entrée de l’échangeur de chaleur. Par exemple, la liaison directe est constituée d’une simple conduite. La liaison directe peut être également constituée d’une conduite et d’une vanne d’arrêt.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de compression de fluide réfrigérant comprend un mécanisme de compression et un moteur électrique qui met en rotation le mécanisme de compression.
Le dispositif de compression est par exemple un compresseur électrique. Le compresseur électrique est un compresseur à moteur électrique. Avantageusement, le compresseur électrique est à cylindrée fixe et à vitesse variable. Le débit de fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant peut ainsi être adapté.
Selon un autre aspect de l’invention, une bouteille est intégrée au premier échangeur thermique. La bouteille comprise dans le premier échangeur permet d’accumuler une masse circulante de fluide réfrigérant. De façon particulière, la bouteille est intégrée en sortie du premier échangeur thermique ou entre deux passes de ce même échangeur.
Selon un autre aspect de l’invention, l’organe de détente est choisi parmi un détendeur électronique, un détendeur thermostatique ou un orifice calibré. Selon l’organe de détente utilisé, il peut être possible de piloter spécifiquement la pression du fluide réfrigérant en aval de l’organe de détente, par exemple en agissant sur une section de passage interne à l’organe de détente.
Selon un autre aspect de l’invention, l’éjecteur comprend en son sein un dispositif de réglage de la circulation du fluide réfrigérant. Le dispositif de réglage de la circulation du fluide réfrigérant est une pièce mobile intégrée à l’éjecteur. Il est apte à réguler une pression et un débit du fluide réfrigérant, caractéristiques d’une circulation du fluide réfrigérant dans l’éjecteur. La régulation est directe sur le flux de fluide réfrigérant entrant par l’entrée primaire de l’éjecteur. La pièce mobile est en effet disposée dans l’éjecteur sur une trajectoire du flux de fluide réfrigérant entrant par l’entrée primaire de l’éjecteur, et non sur une trajectoire flux de fluide réfrigérant entrant par l’entrée secondaire de l’éjecteur. La régulation est indirecte sur le flux de fluide réfrigérant entrant par l’entrée secondaire de l’éjecteur. Cette régulation est indirecte puisque provoquée en conséquence à la variation opérée sur le flux de fluide réfrigérant entrant par l’entrée primaire de l’éjecteur (le dispositif de réglage peut être avantageusement piloté électriquement ou à l’aide d’un organe mécanique ou pneumatique).
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un premier point de raccordement du circuit relié à une entrée de l’organe de détente, à l’entrée primaire de l’éjecteur et à une sortie du premier échangeur thermique, un deuxième point de raccordement du circuit relié à une sortie du deuxième échangeur thermique, à l’entrée secondaire de l’éjecteur et à un troisième point de raccordement du circuit, le troisième point de raccordement étant relié à une sortie de l’échangeur de chaleur et à une entrée du dispositif de compression, un premier dispositif d’arrêt disposé entre le premier point de raccordement du circuit et l’entrée primaire de l’éjecteur, et un deuxième dispositif d’arrêt disposé entre le deuxième point de raccordement du circuit et l’entrée secondaire de l’éjecteur.
Le premier point de raccordement est relié à l’entrée primaire de l’éjecteur via le premier dispositif d’arrêt. De façon alternative, le premier point de raccordement est relié directement à l’entrée primaire de l’éjecteur.
Le deuxième point de raccordement est relié à un troisième point de raccordement du circuit, via le deuxième dispositif d’arrêt. De façon alternative, le deuxième point de raccordement est relié directement au troisième point de raccordement.
Le circuit de fluide réfrigérant comprend une conduite principale et des branches parallèles. Une première branche s’étend entre le premier point de raccordement et l’entrée primaire de l’éjecteur. Une deuxième branche s’étend entre le premier point de raccordement et l’entrée secondaire de l’éjecteur.
Le premier dispositif d’arrêt permet ou empêche la circulation du fluide réfrigérant dans la première branche du circuit de fluide réfrigérant. Lorsque le premier dispositif d’arrêt est ouvert, le fluide réfrigérant peut circuler dans la première branche. A l’inverse, il ne peut pas y avoir de circulation du fluide réfrigérant dans la première branche si le premier dispositif d’arrêt est fermé.
Le deuxième dispositif d’arrêt permet ou empêche la circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième branche du circuit de fluide réfrigérant. Lorsque le deuxième dispositif d’arrêt est ouvert, le fluide réfrigérant peut circuler dans la deuxième branche. De par l’effet Venturi, l’éjecteur est en effet apte à mettre en circulation le fluide réfrigérant dans la deuxième branche du circuit de fluide réfrigérant. A l’inverse, il ne peut pas y avoir de circulation du fluide réfrigérant dans la deuxième branche si le deuxième dispositif d’arrêt est fermé.
Le premier dispositif d’arrêt et le deuxième dispositif d’arrêt sont par exemple des vannes d’arrêt.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend un troisième dispositif d’arrêt disposé entre le deuxième point de raccordement du circuit et le troisième point de raccordement du circuit.
Le troisième point de raccordement est relié au deuxième point de raccordement, à une sortie de l’échangeur de chaleur et à une entrée du dispositif de compression de fluide réfrigérant. Lorsque le troisième dispositif d’arrêt est ouvert, le fluide réfrigérant peut circuler dans une troisième branche s’étendant du deuxième point de raccordement au troisième point de raccordement. Si le troisième dispositif d’arrêt est fermé, il ne peut pas y avoir de circulation du fluide réfrigérant dans la troisième branche. A noter que la troisième branche est une branche du circuit parallèle à une quatrième branche s’étendant de la sortie de l’éjecteur au troisième point de raccordement. Le compresseur est apte à mettre en circulation le fluide réfrigérant dans la troisième branche et dans la quatrième branche du circuit de fluide réfrigérant. Le troisième dispositif d’arrêt est par exemple une vanne d’arrêt.
L’échangeur de chaleur est configuré pour traiter thermiquement le dispositif de stockage électrique du véhicule. Il est ainsi spécialement dédié à ce dispositif de stockage électrique et n’a pas pour fonction de refroidir un autre composant. L’échangeur de chaleur échange des calories entre le fluide réfrigérant et le dispositif de stockage électrique du véhicule, soit directement, c’est-à-dire par convection entre le fluide frigorigène circulant dans l’échangeur de chaleur et le dispositif de stockage électrique, soit indirectement via une boucle de fluide caloporteur, cette dernière étant destinée à transporter les calories du dispositif de stockage électrique vers l’échangeur de chaleur. On comprend donc que le refroidissement du dispositif de stockage électrique peut être indirect. De manière alternative, l’échangeur de chaleur peut être au contact du dispositif de stockage électrique. Dans un tel cas, le refroidissement du dispositif de stockage électrique est direct.
Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre un échangeur de chaleur interne. L’échangeur de chaleur interne comprend deux passes constitutives du circuit de fluide réfrigérant. Lorsque le fluide réfrigérant y circule, un transfert thermique s’opère entre le fluide réfrigérant présent dans l’une et l’autre passe, le fluide réfrigérant présent dans la première passe étant à basse pression et basse température, tandis que le fluide réfrigérant présent dans la deuxième passe est à haute pression et haute température. La première passe correspond à une portion du circuit s’étendant du troisième point de raccordement vers le dispositif de compression. La deuxième passe correspond à une portion du circuit s’étendant de la sortie du premier échangeur thermique vers le premier point de raccordement.
L’invention concerne également un système de traitement thermique d’un véhicule comprenant le circuit de fluide réfrigérant tel que décrit dans le présent document et une boucle de circulation de fluide caloporteur comprenant un troisième échangeur thermique configuré pour traiter thermiquement au moins le dispositif de stockage électrique du véhicule, l’échangeur de chaleur étant configuré pour être parcouru par le fluide réfrigérant et par le fluide caloporteur. Un tel fluide caloporteur est avantageusement un liquide caloporteur, tel qu’un mélange d’eau et de glycol.
La boucle de circulation de fluide caloporteur est un circuit fermé qui comprend au moins une conduite, l’échangeur de chaleur, le troisième échangeur thermique et un moyen de mise en circulation apte à permettre la circulation de fluide caloporteur dans la conduite, tel une pompe.
L’échangeur de chaleur du système de traitement thermique selon l’invention fait ainsi parti du circuit de fluide réfrigérant et de la boucle de circulation de fluide caloporteur. Il s’agit d’un échangeur de chaleur bi-fluide. Au sein de l’échangeur de chaleur a lieu un transfert d’énergie thermique entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur : le fluide caloporteur est refroidi. L’échangeur de chaleur est par ailleurs couplé au troisième échangeur thermique.
Le troisième échangeur thermique est configuré pour traiter thermiquement le dispositif de stockage électrique du véhicule, notamment en captant les calories générées par le dispositif de stockage électrique. Il est ainsi spécialement dédié à ce dispositif de stockage électrique et n’a pas pour fonction de refroidir un autre composant. Le troisième échangeur thermique échange des calories entre le fluide caloporteur et le dispositif de stockage électrique du véhicule, la boucle de circulation de fluide caloporteur étant destinée à transporter les calories du dispositif de stockage électrique vers l’échangeur de chaleur. Le système de traitement thermique selon l’invention vise ainsi à apporter un fluide réfrigérant à des niveaux de basse pression différents pour refroidir d’une part le flux d’air et/ou d’autre part le fluide caloporteur, le flux d’air étant destiné à l’habitacle du véhicule et le fluide caloporteur étant destiné au dispositif de chauffage électrique du même véhicule.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique du circuit selon l’invention, dans un premier mode de réalisation,
- les figures 2 à 4 illustrent de manière schématique le circuit montré à la figure 1, exploité selon différents modes de fonctionnement,
- la figure 5 est une vue schématique du circuit selon l’invention, dans un deuxième mode de réalisation.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention, le cas échéant. Ces figures sont des représentations schématiques qui illustrent comment est réalisé un système de traitement thermique selon l’invention, ce qui le compose et comment un fluide réfrigérant et un fluide caloporteur circulent en son sein, respectivement en empruntant un circuit de fluide réfrigérant et une boucle de circulation de fluide caloporteur. En particulier, le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention comprend principalement au moins un dispositif de compression de fluide réfrigérant, un échangeur de chaleur, des échangeurs thermiques, un organe de détente, un éjecteur, des dispositifs d’arrêt et des conduites reliant chacun de ces composants. Le circuit de fluide réfrigérant est par ailleurs couplé à la boucle de circulation de fluide caloporteur, comprenant principalement un moyen de mise en circulation de fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur du circuit de fluide réfrigérant évoqué ci-dessus, un échangeur thermique et une conduite reliant chacun de ces composants. Les différents composants sont explicités ci-dessous dans le sens de circulation du fluide réfrigérant FR.
Les termes amont et aval employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation de fluide considéré, c’est-à-dire le fluide réfrigérant ou le fluide caloporteur.
Pour les figures 2 à 4, dans le circuit de fluide réfrigérant et dans la boucle de circulation de fluide caloporteur, des traits symbolisant les conduites sont pleins lorsqu’ils illustrent une portion de circuit où le fluide à considérer circule, tandis que des traits pointillés montrent une absence de circulation dudit fluide.
Dans le circuit de fluide réfrigérant illustré aux figures 2 à 4, le fluide réfrigérant FR est symbolisé par une flèche longue qui illustre un sens de circulation de ce dernier dans la conduite considérée. Des traits très épais et une flèche pleine sont utilisés pour symboliser un fluide réfrigérant soumis à une haute pression et une haute température. Des traits fins et une flèche évidée correspondent à un fluide soumis à basse pression et basse température et plus particulièrement un fluide réfrigérant à une première basse pression. Des traits ayant une épaisseur intermédiaire et une flèche hachurée illustrent un fluide réfrigérant à une autre basse pression et basse température et plus particulièrement une deuxième basse pression. La première basse pression est ici inférieure à la deuxième basse pression.
Dans la boucle de circulation de fluide caloporteur illustrée aux figures 2 à 4, le fluide caloporteur FC est symbolisé par une flèche courte qui illustre son sens de circulation dans la conduite considérée. Un fluide refroidi est montré par une flèche évidée et un fluide plus chaud est quant à lui montré par une flèche striée.
En se référant tout d’abord à la figure 1, on voit un système de traitement thermique 1 selon l’invention, dans un premier mode de réalisation. Le système de traitement thermique 1 se décompose en au moins deux circuits chacun fermés : un circuit 2 de fluide réfrigérant et une boucle de circulation 3 de fluide caloporteur.
Le circuit 2 de fluide réfrigérant comprend un réseau de conduites reliant les composants du circuit 2 de fluide réfrigérant. Le réseau de conduites est constitué de telle sorte à ce que certains composants soient disposés en série et d’autres en parallèle. Le réseau de conduite comporte ainsi une conduite principale 4 et des branches détaillées par ailleurs. Des points de raccordement de conduites, mais aussi certains composants servent à raccorder les conduites entre elles.
Le circuit 2 de fluide réfrigérant comprend sur la conduite principale 4 un dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant. On notera que le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant peut prendre la forme d’un compresseur électrique, c’est-à-dire d’un compresseur qui comprend un mécanisme de compression, un moteur électrique et une unité de contrôle et de conversion électrique. Le mécanisme de compression du dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant est mis en rotation par le moteur électrique.
Le circuit 2 de fluide réfrigérant comprend un premier échangeur thermique 6 disposé en aval du dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant. Ce premier échangeur thermique 6 est utilisé en condenseur et intègre une bouteille 36. Le premier échangeur thermique 6 est raccordé par une sortie 38 à un premier point de raccordement 7. Le premier point de raccordement 7 peut permettre au circuit 2 de fluide réfrigérant de diverger en au moins deux branches. En aval du premier point de raccordement 7, on trouve une première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant et une deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant. La première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant et la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant sont parallèles et convergent vers un éjecteur 10, plus particulièrement dans une chambre de mélange 11 de l’éjecteur 10. La chambre de mélange 11 de l’éjecteur 10 peut ainsi être un lieu de convergence de la première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant et de la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant. L’éjecteur 10 comprend par ailleurs une entrée primaire 12, une entrée secondaire 13 et une sortie 14.
La première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant comprend, en aval du premier point de raccordement 7, un premier dispositif d’arrêt 15, par exemple une vanne d’arrêt. Ce premier dispositif d’arrêt 15 est relié par une sortie 44 à l’entrée primaire 12 de l’éjecteur 10. Cette entrée primaire 12 de l’éjecteur 10 ouvre sur une chambre primaire 16 de l’éjecteur 10 intégrant une partie d’un dispositif de réglage 17 de la circulation du fluide réfrigérant dans l’éjecteur 10. La chambre primaire 16 de l’éjecteur io comprend un col 18 ouvert sur la chambre de mélange n de l’éjecteur îo, elle-même débouchant, via un diffuseur 19, sur la sortie 14 de l’éjecteur 10.
La deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant comprend, en aval du premier point de raccordement 7, un organe de détente 20 de sorte que le point de raccordement 7 soit relié à une entrée 37 de l’organe de détente 20. L’organe de détente 20 (éventuellement muni d’un dispositif d’arrêt) est choisi parmi un détendeur électronique, un détendeur thermostatique ou un orifice calibré. Un deuxième échangeur thermique 21 est placé aval de cet organe de détente 20 de sorte à relier une sortie 43 de l’organe de détente 20. Ce deuxième échangeur thermique 21, apte à être utilisé en évaporateur, est installé au sein d’une installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation qui équipe le véhicule. Un deuxième point de raccordement 22 est disposé en aval du deuxième échangeur thermique 21 de sorte que le deuxième point de raccordement 22 soit relié à une sortie 40 du deuxième échangeur thermique 21. Le deuxième point de raccordement 22 est notamment relié en entrée d’un deuxième dispositif d’arrêt 23, par exemple une deuxième vanne d’arrêt. L’entrée secondaire 13 de l’éjecteur 10 est disposée en aval du deuxième dispositif d’arrêt 23. Cette entrée secondaire 13 ouvre sur la chambre de mélange 11 de l’éjecteur 10. Une portion 40 de la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR porte le deuxième dispositif d’arrêt 23. Cette portion 40 de la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR s’étend entre le point de raccordement 22 et l’entrée secondaire 13 de l’éjecteur 10.
Le deuxième point de raccordement 22 est par ailleurs relié à une entrée 45 d’un troisième dispositif d’arrêt 24, par exemple une troisième vanne d’arrêt. En aval du troisième dispositif d’arrêt 24 est disposé un troisième point de raccordement 25. Le troisième dispositif d’arrêt 24 est ainsi placé sur une troisième branche 26 du circuit 2 de fluide réfrigérant s’étendant entre le deuxième point de raccordement 22 et le troisième point de raccordement 25. La troisième branche 26 du circuit 2 de fluide réfrigérant est parallèle à une quatrième branche 27 du circuit 2 de fluide réfrigérant. Ainsi, le deuxième point de raccordement 22 peut permettre au circuit 2 de fluide réfrigérant de diverger, et le troisième point de raccordement 25 peut lui permettre de converger.
La quatrième branche 27 du circuit 2 de fluide réfrigérant s’étend entre la sortie 14 de l’éjecteur 10 et le troisième point de raccordement 25. Un échangeur de chaleur 28 est placé en aval de la sortie 14 de l’éjecteur 10, cet échangeur de chaleur 28 étant relié par une sortie 39 au troisième point de raccordement 25.
Le troisième point de raccordement 25 est disposé à une entrée 41 du dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant. Du troisième point de raccordement 25 au premier point de raccordement 7, on retrouve la conduite principale 4 du circuit 2 de fluide réfrigérant qui porte, disposés en série, le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant et le premier échangeur thermique 6.
La boucle de circulation 3 de fluide caloporteur est fermée et comporte une conduite 29 de sorte que les composants qu’elle relie sont disposés en série les uns par rapport aux autres.
La boucle de circulation 3 de fluide caloporteur comprend un moyen 30 de mise en circulation de fluide caloporteur, tel une pompe. Le moyen 30 de mise en circulation de fluide caloporteur est, selon cet exemple, disposé en amont à l’échangeur de chaleur 28, selon le sens de circulation du fluide caloporteur dans la conduite 29. Un troisième échangeur thermique 31 est placé en aval de l’échangeur de chaleur 28. Ce troisième échangeur thermique 31 est, selon cet exemple, placé en amont du moyen 30 de mise en circulation de fluide caloporteur.
Le troisième échangeur thermique 31 est en contact physique avec un dispositif de stockage électrique 32 pour le traiter thermiquement.
En se référant à présent aux figures 2, 3 et 4, on voit différentes mises en œuvre du système de traitement thermique 1 montré à la figure 1. La figure 2 illustre son utilisation simultanée pour le refroidissement de l’habitacle et du dispositif de stockage électrique 32 du véhicule. La figure 3 montre son exploitation selon un mode dédié exclusivement au refroidissement d’un habitacle de véhicule. La figure 4 montre quant à elle le fonctionnement du système de traitement thermique 1 utilisé selon un mode dédié exclusivement au refroidissement du dispositif de stockage électrique 32 du véhicule.
Dans les figures 2 et 4, le fluide réfrigérant FR est mis en circulation dans le circuit 2 de fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FC est mis en circulation dans la boucle de circulation 3 de fluide caloporteur FC. A l’interface de ces deux fluides, l’échangeur de chaleur 28, autrement appelé échangeur de chaleur bi- fluide en référence au fluide réfrigérant FR et au fluide caloporteur FC, est apte à mettre en œuvre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant FR et le fluide caloporteur FC. Selon la figure 3, il n’y a pas de mise en circulation du fluide caloporteur FC dans la boucle de circulation 3 du fluide caloporteur FC.
La figure 2 illustre de manière schématique l’exploitation du système de traitement thermique 1 selon un troisième mode de fonctionnement consistant à refroidir simultanément le dispositif de stockage électrique 32 et le flux d’air FA destiné à l’habitacle. C’est notamment le cas d’une charge rapide imposée au dispositif de stockage électrique 32, alors que les occupants restent dans le véhicule pendant le temps de cette charge rapide.
Seul le troisième dispositif d’arrêt 24 est en position fermée, le premier dispositif d’arrêt 15 et le deuxième dispositif d’arrêt 23 sont en position ouverte. La troisième branche 26 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR n’est pas traversée par le fluide réfrigérant FR.
Le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant FR, présent sur la conduite principale 4, fait passer le fluide réfrigérant FR d’une deuxième basse pression BP2 à une haute pression HP. Puis, le fluide réfrigérant FR ainsi soumis à la haute pression HP et à haute température traverse le premier échangeur thermique 6, fonctionnant en condenseur. Le passage du fluide réfrigérant FR dans le premier échangeur thermique 6, par échange thermique avec un flux d’air extérieur FE à l’habitacle du véhicule permet un refroidissement du fluide réfrigérant FR. Au niveau du premier point de raccordement 7, le fluide réfrigérant FR diverge entre la première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR et la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR. Le troisième dispositif d’arrêt 24 est en position de fermeture si bien que le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la troisième branche 26 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR.
De ce premier point de raccordement 7, via la première branche 8 du circuit de fluide réfrigérant FR, le fluide réfrigérant FR traverse le premier dispositif d’arrêt 15, ce dernier étant en position ouverte. Le fluide réfrigérant FR à haute pression HP arrive alors à l’entrée primaire 12 de l’éjecteur 10. Il traverse la chambre primaire 16, puis le col 18 qui induit un effet Venturi. Le fluide réfrigérant FR chemine ensuite dans la chambre de mélange 11 où il aspire un flux de fluide réfrigérant qui entre par la deuxième entrée secondaire 13.
De ce premier point de raccordement 7, via la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR, le fluide réfrigérant FR traverse l’organe de détente 20, passant ainsi de la haute pression HP à une première basse pression BPi. Ce fluide réfrigérant FR à cette première basse pression BPi alimente le deuxième échangeur thermique 21 utilisé comme évaporateur. Le flux d’air FA est refroidi, ce qui induit une évaporation du fluide réfrigérant FR. Ce fluide réfrigérant FR, toujours à la première basse pression BPi, traverse successivement le deuxième point de raccordement 22, le deuxième dispositif d’arrêt 23 ouvert, et est aspiré, par l’entrée secondaire 13 de l’éjecteur 10, dans la chambre de mélange 11 de l’éjecteur 10. A noter qu’au niveau du deuxième point de raccordement 22, le fluide réfrigérant FR emprunte uniquement la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR.
Dans la chambre de mélange 11 de l’éjecteur 10 se mélangent ainsi deux flux de fluide réfrigérant FR, l’un à la haute pression HP, l’autre à la première basse pression BPi. En résulte un fluide réfrigérant FR qui, à la sortie 14 de l’éjecteur 10 aura une pression correspondant à la deuxième basse pression BP2, induite par le dispositif de réglage 17 de circulation.
De cette sortie 14 de l’éjecteur 10, le fluide réfrigérant FR à deuxième basse pression BP2 traverse l’échangeur de chaleur 28. Il y capte les calories du fluide caloporteur FC. Le fluide réfrigérant FR ainsi chauffé passe par le troisième point de raccordement 25 avant de rejoindre le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant FR. Pour mettre en œuvre le mode de réalisation présenté en figure 2, la circulation du fluide réfrigérant FR est dépendante de l’ouverture du premier dispositif d’arrêt 15, de l’ouverture du deuxième dispositif d’arrêt 23 et de la fermeture du troisième dispositif d’arrêt 24.
On considère à présent la boucle de circulation 3 de fluide caloporteur FC. Du moyen 30 de mise en circulation, le fluide caloporteur FC est transmis à l’échangeur de chaleur 28 utilisé comme évaporateur pour refroidir le fluide caloporteur FC par le fluide réfrigérant FR. Le fluide caloporteur FC circule dans le troisième échangeur thermique 31 où il y récupère les calories dégagées par le dispositif de stockage électrique 32 avant de revenir au niveau de son moyen 30 de mise en circulation. C’est ainsi que le dispositif de stockage électrique 32 est refroidi.
La figure 3 montre le circuit 2 illustré figure 1 et utilisé en mode de refroidissement prioritaire de l’habitacle du véhicule, c’est-à-dire un mode où l’énergie thermique est concentrée pour refroidir rapidement le flux d’air FA envoyé dans l’habitacle. Ce mode peut être activé quand la température extérieure à l’habitacle est importante, par exemple supérieure à 30°C, et que les utilisateurs du véhicule souhaitent refroidir l’habitacle. Le refroidissement du dispositif de stockage électrique 32 n’est pas assuré dans ce mode. Dans ce mode de fonctionnement, le flux d’air FA traverse le deuxième échangeur thermique 21 pour y être refroidi.
Le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant FR fait passer le fluide réfrigérant FR d’une basse pression BP à une haute pression HP. Puis, le fluide réfrigérant FR ainsi soumis à haute pression HP et à haute température traverse le premier échangeur thermique 6, fonctionnant en condenseur. Le passage du fluide réfrigérant FR dans le premier échangeur thermique 6 permet un refroidissement du fluide réfrigérant FR par échange thermique avec un flux d’air extérieur FE à l’habitacle du véhicule. Au niveau du premier point de raccordement 7, le fluide réfrigérant FR emprunte uniquement la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR, excepté sa portion 40 de la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR. Le premier dispositif d’arrêt 15 est en position de fermeture si bien que le fluide réfrigérant FR ne circule pas dans la première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR.
De ce premier point de raccordement 7, le fluide réfrigérant FR traverse l’organe de détente 20, passant ainsi de la haute pression HP à une basse pression BP. Ce fluide réfrigérant FR basse pression BP alimente le deuxième échangeur thermique 21 utilisé comme évaporateur. Le flux d’air FA est refroidi, ce qui induit une évaporation du fluide réfrigérant FR. Ce fluide réfrigérant FR, toujours à la basse pression BP, traverse successivement le deuxième point de raccordement 22, le troisième dispositif d’arrêt 24 en position ouverte et le troisième point de raccordement 25 avant de rejoindre le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant FR. A noter que passé le deuxième point de raccordement 22, le fluide réfrigérant FR passe uniquement dans la troisième branche 26 du circuit de circulation du fluide réfrigérant FR.
Pour mettre en œuvre du mode de réalisation présenté en figure 3, la circulation du fluide réfrigérant FR est dépendante de la fermeture du premier dispositif d’arrêt 15 et/ou de la fermeture du deuxième dispositif d’arrêt 23, et de l’ouverture du troisième dispositif d’arrêt 24. Le fluide réfrigérant FR ne circule ainsi pas dans la première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR, ni dans la portion 40 de la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant FR ne circule pas non plus dans la quatrième branche 27 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR. Ainsi, aucun fluide réfrigérant FR ne circule dans le circuit 2 de fluide réfrigérant FR dans l’éjecteur 10, qui est inopérant. Aucun fluide réfrigérant FR ne circule dans l’échangeur de chaleur 28. Le dispositif de stockage électrique 32 n’est pas traité thermiquement par le circuit 2 de fluide réfrigérant FR.
La figure 4 montre le circuit 2 illustré à la figure 1 et utilisé en mode de refroidissement prioritaire du dispositif de stockage électrique 32, c’est-à-dire un mode où l’énergie thermique est concentrée pour refroidir le dispositif de stockage thermique 32. C’est notamment le cas d’une charge rapide imposée au dispositif de stockage électrique 32, alors que les occupants n’occupent pas le véhicule pendant le temps de cette charge rapide. L’habitacle n’est ainsi pas refroidi. Le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant FR, présent sur la conduite principale 4, fait passer le fluide réfrigérant FR d’une basse pression BP à une haute pression HP. Puis, le fluide réfrigérant FR ainsi soumis à haute pression HP et à haute température traverse le premier échangeur thermique 6, fonctionnant en condenseur. Le passage du fluide réfrigérant FR dans le premier échangeur thermique 6 permet un refroidissement du fluide réfrigérant FR, par échange thermique avec un flux d’air extérieur FE à l’habitacle du véhicule. Au niveau du premier point de raccordement 7, le fluide réfrigérant FR emprunte uniquement la première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR, et non la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR. Le deuxième dispositif d’arrêt 23 et le troisième dispositif d’arrêt 24 sont en position de fermeture si bien que le fluide réfrigérant FR ne circule ni dans la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR, ni dans la troisième branche 26 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR.
De ce premier point de raccordement 7, le fluide réfrigérant FR traverse le premier dispositif d’arrêt 15 placé en position ouverte. Le fluide réfrigérant FR à haute pression HP arrive alors à l’entrée primaire 12 de l’éjecteur 10. Il y est aspiré et traverse la chambre primaire 16. Il passe alors le col 18 qui induit sur le fluide réfrigérant FR un effet Venturi, puis se déplace dans la chambre de mélange 11, où il subit une perte de pression. Le fluide réfrigérant FR est alors à la basse pression BP et débouche à la sortie 14 de l’éjecteur 10. A la sortie 14 de l’éjecteur 10, le fluide réfrigérant FR traverse l’échangeur de chaleur 28. Il y capte les calories du fluide caloporteur FC et se comporte ainsi comme un évaporateur. Le fluide réfrigérant FR ainsi chauffé passe par le troisième point de raccordement 25 avant de rejoindre le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant FR.
Pour mettre en œuvre le mode de réalisation présenté en figure 4, la circulation du fluide réfrigérant FR est dépendante de l’ouverture du premier dispositif d’arrêt 15, de la fermeture du deuxième dispositif d’arrêt 23 et de la fermeture du troisième dispositif d’arrêt 24. Le fluide réfrigérant FR ne circule ainsi pas sur la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR, ni sur la troisième branche 26 du circuit 2 de fluide réfrigérant FR. Ainsi, aucun fluide réfrigérant FR n’entre dans l’éjecteur 10 par l’entrée secondaire 13. On considère à présent la boucle de circulation 3 de fluide caloporteur FC. L’ensemble des composants de la boucle de circulation 3 de fluide caloporteur FC traversé par le fluide caloporteur FC est identique à la description de la figure 2. Leur mode de fonctionnement est également identique à la description de la figure
La figure 5 illustre un système de traitement thermique 1 selon l’invention dans un deuxième mode de réalisation, intégrant un échangeur de chaleur interne 34. Comme décrit dans les figures 2 à 4 pour le mode de réalisation illustré en figure 1, le mode de réalisation présenté en figure 5 peut être exploité pour un refroidissement simultané de l’habitacle par le flux d’air FA et du dispositif de stockage électrique 32 du véhicule, ou selon un mode dédié à climatiser un habitacle de véhicule ou selon un mode dédié au refroidissement du dispositif de stockage électrique 32 du véhicule..
Le système de traitement thermique 1 illustré figure 5 comprend le circuit 2 de fluide réfrigérant FR et la boucle de circulation 3 de fluide caloporteur.
La boucle de circulation 3 de fluide caloporteur a des composants identiques et agencés de façon identique à ce qui a été précédemment décrit pour la figure 1.
Concernant le circuit 2 de fluide réfrigérant de la figure 5, on y retrouve à l’identique les composants portés par la première branche 8 du circuit 2 de fluide réfrigérant de la figure 1, par la deuxième branche 9 du circuit 2 de fluide réfrigérant de la figure 1, de la troisième branche 26 du circuit 2 de fluide réfrigérant de la figure 1 et de la quatrième branche 27 du circuit 2 de fluide réfrigérant de la figure 1. Est également identique l’agencement de ces composants sur lesdites branches du circuit 2 de fluide réfrigérant de la figure 1, et l’agencement des branches les unes par rapport aux autres, et de la boucle de circulation 3 de fluide caloporteur par rapport au circuit 2 de fluide réfrigérant.
Le circuit 2 de fluide réfrigérant de la figure 5 est en revanche différent de la figure 1 au niveau de la conduite principale 4 s’étendant, dans le sens prévu pour la circulation du fluide réfrigérant, entre le troisième point de raccordement 25 et le premier point de raccordement 7. L’échangeur de chaleur interne 34 comprend une première passe 33 et une deuxième passe 35 constitutives du circuit 2 de fluide réfrigérant. Lorsque le fluide réfrigérant y circule, un transfert thermique s’opère entre le fluide réfrigérant de la première passe 33 et de la deuxième passe 35. La première passe 33 correspond à une portion du circuit 2 s’étendant du troisième point de raccordement 25 vers le dispositif de compression 5. La deuxième passe 35 correspond à une portion du circuit 2 s’étendant de la sortie du premier échangeur de chaleur vers le premier point de raccordement 7 via la branche 4.
En aval de la première passe 33, on trouve l’entrée 41 du dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant. On notera que le dispositif de compression 5 du fluide réfrigérant peut prendre la forme d’un compresseur électrique comme précédemment décrit.
Le premier échangeur thermique 6 est raccordé par sa sortie 38 à la deuxième passe 35 de l’échangeur de chaleur interne 34. Cette deuxième passe 35 de l’échangeur de chaleur interne 34 relie le premier point de raccordement 7.
On comprend de ce qui précède que la présente invention permet ainsi d’assurer simplement, à coûts optimisés, sans excès de consommation et à un niveau sonore réduit, le traitement thermique par refroidissement d’un dispositif de stockage électrique, tel qu’une batterie ou un pack de batteries, configuré pour fournir une énergie électrique à un moteur électrique d’entraînement du véhicule, ainsi que le traitement thermique d’un habitacle par refroidissement d’un flux d’air envoyé dans l’habitacle.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tous moyens ou configurations équivalentes et à toute combinaison techniquement opérant de tels moyens. En particulier, l’architecture du circuit de fluide réfrigérant ou de la boucle de fluide caloporteur peut être modifiée sans nuire à l’invention dans la mesure où il remplit les fonctionnalités décrites dans le présent document.

Claims

REVENDICATIONS
1. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) d’un véhicule comprenant au moins un dispositif de compression (5) de fluide réfrigérant (FR), un organe de détente (20) du fluide réfrigérant (FR), un éjecteur (10) de fluide réfrigérant (FR) comprenant au moins une entrée primaire (12), une entrée secondaire (13) et une sortie (14), un premier échangeur thermique (6), un deuxième échangeur thermique (21) configuré pour traiter thermiquement un flux d’air (FA) destiné à un habitacle du véhicule, un échangeur de chaleur (28) couplé thermiquement à un dispositif de stockage électrique (32), l’entrée primaire (12) de l’éjecteur (10) étant apte à recevoir le fluide réfrigérant (FR) en provenance du premier échangeur thermique (6), l’entrée secondaire (13) de l’éjecteur (10) étant apte à recevoir le fluide réfrigérant (FR) en provenance du deuxième échangeur thermique (21), caractérisé en ce que l’éjecteur (10) est disposé dans le circuit de fluide réfrigérant (FR) de sorte que sa sortie (14) alimente l’échangeur de chaleur (28).
2. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon la revendication 1, dans lequel le deuxième échangeur thermique (21) est relié à une sortie (43) de l’organe de détente (20).
3. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une liaison directe entre la sortie (14) de l’éjecteur (10) et une entrée (42) de l’échangeur de chaleur (28).
4. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une bouteille (36) est intégrée au premier échangeur thermique (6).
5. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de détente (20) est choisi parmi un détendeur électronique, un détendeur thermostatique ou un orifice calibré.
6. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’éjecteur (10) comprend en son sein un dispositif de réglage (17) de la circulation du fluide réfrigérant (FR).
7. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un premier point de raccordement (7) du circuit (2) relié à une entrée (37) de l’organe de détente (20), à l’entrée primaire (12) de l’éjecteur (10) et à une sortie (38) du premier échangeur thermique (6), un deuxième point de raccordement (22) du circuit (2) relié à une sortie (40) du deuxième échangeur thermique (21), à l’entrée secondaire (13) de l’éjecteur (10) et à un troisième point de raccordement (25) du circuit (2), le troisième point de raccordement (25) du circuit (2) étant relié à une sortie (39) de l’échangeur de chaleur (28) et à une entrée (41) du dispositif de compression (5), un premier dispositif d’arrêt (15) disposé entre le premier point de raccordement (7) du circuit (2) et l’entrée primaire (12) de l’éjecteur (10), et un deuxième dispositif d’arrêt (23) disposé entre le deuxième point de raccordement (22) du circuit (2) et l’entrée secondaire (13) de l’éjecteur (10).
8. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon la revendication précédente, comprenant un troisième dispositif d’arrêt (24) disposé entre le deuxième point de raccordement (22) du circuit (2) et le troisième point de raccordement (25) du circuit (2).
9. Circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un échangeur de chaleur interne (34).
10. Système de traitement thermique (1) d’un véhicule comprenant le circuit (2) de fluide réfrigérant (FR) selon l’une quelconque des revendications précédentes et une boucle de circulation (3) du fluide caloporteur (FC) comprenant un troisième échangeur thermique (31) configuré pour traiter thermiquement au moins le dispositif de stockage électrique (32) du véhicule, l’échangeur de chaleur (28) étant configuré pour être parcouru par le fluide réfrigérant (FR) et par le fluide caloporteur (FC).
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