FR3025139A1 - PROCESS FOR PRE-CONDITIONING THE CONTAINER USING A HEAT PUMP - Google Patents
PROCESS FOR PRE-CONDITIONING THE CONTAINER USING A HEAT PUMP Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant une pompe à chaleur et un stockeur électrique. Le procédé comprend une étape de stockage (11) d'énergie thermique dans le corps du stockeur électrique, puis une étape de transfert (12) de l'énergie thermique vers un moyen de chauffage pour chauffer l'habitacle, notamment lors d'une opération de pré-conditionnement de l'habitacle. L'invention s'applique de préférence aux véhicules électriques et hybrides électriques rechargeables.The invention relates to a method of heating the passenger compartment of a motor vehicle comprising a heat pump and an electrical storage unit. The method comprises a step of storage (11) of thermal energy in the body of the electrical storage, then a step of transferring (12) the thermal energy to a heating means for heating the passenger compartment, in particular during a pre-conditioning operation of the passenger compartment. The invention applies preferably to electric vehicles and rechargeable electric hybrids.
Description
1 PROCEDE DE PRE-CONDITIONNEMENT DE L'HABITACLE AU MOYEN D'UNE POMPE A CHALEUR Le domaine de l'invention concerne un procédé de chauffage d'un habitacle de véhicule automobile et une pompe à chaleur pour la mise en oeuvre du procédé. Il est connu de réguler la température de l'air de l'habitacle d'un véhicule automobile au moyen d'une pompe à chaleur réversible comprenant un climatiseur et des moyens de chauffage. Conventionnellement, une pompe à chaleur réversible comprend un circuit fermé de circulation d'un fluide frigorigène diphasique, un compresseur électrique propre à pressuriser et chauffer le fluide frigorigène en phase gazeuse, un condenseur pour émettre de l'énergie thermique issu du fluide frigorigène vers un milieu en contact en assurant la condensation du fluide, un détenteur propre dépressuriser et refroidir le fluide frigorigène en phase liquide et un évaporateur pour prélever de l'énergie thermique issue d'un milieu de contact en assurant l'évaporation du fluide frigorigène, un ensemble de vannes permettant d'inverser le sens de transfert de l'énergie. La demanderesse a déjà déposé des demandes de brevet concernant une installation de chauffage et climatisation pour un véhicule automobile. Les documents FR2971042 et FR2988460A1 décrivent une pompe à chaleur réversible comprenant un circuit de circulation d'un fluide frigorifique pouvant être piloté selon plusieurs modes de fonctionnement au moyen de vannes multivoies pour refroidir, réchauffer et désembuer l'habitacle du véhicule de manière efficace y compris par des températures extérieures négatives.The field of the invention relates to a method of heating a passenger compartment of a motor vehicle and a heat pump for carrying out the method. It is known to regulate the air temperature of the passenger compartment of a motor vehicle by means of a reversible heat pump comprising an air conditioner and heating means. Conventionally, a reversible heat pump comprises a closed circuit for circulating a two-phase refrigerant, an electric compressor capable of pressurizing and heating the refrigerant in the gas phase, a condenser for emitting thermal energy from the refrigerant to a refrigerant. medium in contact by ensuring the condensation of the fluid, a holder own depressurize and cool the refrigerant in the liquid phase and an evaporator for taking thermal energy from a contact medium by ensuring the evaporation of the refrigerant, a set valves to reverse the direction of energy transfer. The applicant has already filed patent applications concerning a heating and air-conditioning system for a motor vehicle. The documents FR2971042 and FR2988460A1 disclose a reversible heat pump comprising a refrigerant circulation circuit that can be controlled according to several modes of operation by means of multi-way valves to cool, heat and demist the passenger compartment of the vehicle efficiently including by negative outside temperatures.
3025139 2 Plus précisément, la figure 1 représente la pompe à chaleur du véhicule automobile de cet état de la technique. La pompe à chaleur comprend un compresseur 1, un condenseur 2, un échangeur de façade 3 avec l'air extérieur, un sous-5 refroidisseur 14 couplé avec l'échangeur de façade, un réservoir de déshydratation 19 monté en entrée du sous-refroidisseur 14, un détendeur 17 avec régulation thermostatique connecté aux voies d'entrée et de sortie de l'échangeur de façade 3, un échangeur 15 et un détenteur 18 10 avec régulation thermostatique connecté aux voies d'entrée et de sortie de l'échangeur 15. Des vannes V11, V12, V13, V14, V15 permettent de piloter la circulation du fluide frigorigène dans le circuit de circulation fermé. De plus, la pompe chaleur comprend un deuxième circuit fermé de circulation 15 d'eau destiné au refroidissement d'un moteur thermique. Le circuit de circulation d'eau est connecté à une pompe 121, au radiateur d'un moteur thermique et à son circuit de refroidissement interne (non représenté sur la figure 1) et un aérotherme 16 pour chauffer l'air de l'habitacle à partir 20 d'énergie thermique prélevée dans le condenseur 2 et le moteur thermique. La pompe à chaleur permet le chauffage de l'habitacle pour un pré-conditionnement. On entend par pré-conditionnement le préchauffage de l'habitacle à une température commandée 25 avant le démarrage du véhicule. Il est également connu de préchauffer l'habitacle en utilisant une résistance électrique réchauffant soit directement l'air, soit le liquide caloporteur circulant dans l'aérotherme en utilisant l'énergie électrique stockée dans un 30 stockeur électrique du véhicule. Cependant, cette solution présente l'inconvénient de réduire la charge du stockeur électrique. Le préchauffage 3025139 3 étant déclenché peu de temps avant le démarrage si le véhicule n'est pas branché sur une source d'électricité extérieure, il est probable que le véhicule commence un trajet avec un niveau de charge du stockeur réduit si l'énergie ne peut être 5 prélevée du réseau domestique. Dans le cas d'un véhicule électrique ou hybride électrique, cette solution de préchauffage n'est pas recommandée. Par ailleurs, le rendement d'une résistance électrique est inférieur à 100%.More specifically, Figure 1 shows the heat pump of the motor vehicle of this state of the art. The heat pump comprises a compressor 1, a condenser 2, a front heat exchanger 3 with outside air, a sub-cooler 14 coupled with the front heat exchanger, a dewatering tank 19 mounted at the inlet of the subcooler 14, a regulator 17 with thermostatic regulation connected to the inlet and outlet channels of the facade exchanger 3, an exchanger 15 and a thermostatically controlled holder 18 10 connected to the input and output channels of the exchanger 15 Valves V11, V12, V13, V14, V15 make it possible to control the circulation of the refrigerant in the closed circulation circuit. In addition, the heat pump comprises a second closed water circulation circuit 15 for cooling a heat engine. The water circulation circuit is connected to a pump 121, the radiator of a heat engine and its internal cooling circuit (not shown in Figure 1) and a heater 16 to heat the air of the passenger compartment. from 20 thermal energy taken in the condenser 2 and the heat engine. The heat pump allows the heating of the passenger compartment for pre-conditioning. Pre-conditioning is understood to mean preheating the passenger compartment to a temperature controlled before the vehicle is started. It is also known to preheat the passenger compartment by using an electrical heating element that directly heats the air or the coolant circulating in the heater using the electrical energy stored in an electric storage unit of the vehicle. However, this solution has the disadvantage of reducing the load of the electric storage. Because preheating 3025139 3 is triggered shortly before start-up if the vehicle is not connected to an external power source, it is likely that the vehicle will start a journey with a reduced storage charge if energy is not available. can be removed from the home network. In the case of an electric or hybrid electric vehicle, this preheating solution is not recommended. Moreover, the efficiency of an electrical resistance is less than 100%.
10 De plus, lorsque l'habitacle est préchauffé pendant la charge du stockeur électrique, pour le cas des véhicules dits « plug-in », désignant en anglais les véhicules électriques ou hybrides disposant d'une prise de branchement au réseau électrique pour recharger le stockeur électrique, l'énergie 15 conservée dans l'habitacle est en grande partie dissipée par l'ensemble des surfaces de contact avec l'air extérieur. Il existe donc un besoin de pallier les problèmes précités et proposer une solution de préchauffage de l'habitacle dont le rendement énergétique est amélioré.In addition, when the passenger compartment is preheated during the charging of the electric storage, in the case of so-called "plug-in" vehicles, designating in English electric or hybrid vehicles having a connection plug to the power grid to recharge the vehicle. electrical storage, energy stored in the passenger compartment is largely dissipated by all the surfaces of contact with the outside air. There is therefore a need to overcome the aforementioned problems and to provide a cabin warm-up solution whose energy efficiency is improved.
20 Plus précisément, l'invention concerne un procédé de chauffage de l'air d'un habitacle d'un véhicule automobile comprenant un stockeur électrique et un moyen de chauffage de l'habitacle. Avantageusement, le procédé comprend les étapes 25 successives suivantes : - le stockage d'énergie thermique dans le corps du stockeur électrique, - le transfert d'énergie thermique stockée dans le corps du stockeur électrique vers le moyen de chauffage.More specifically, the invention relates to a method of heating the air of a passenger compartment of a motor vehicle comprising an electrical storer and a heating means of the passenger compartment. Advantageously, the process comprises the following successive steps: the storage of thermal energy in the body of the electrical storage unit, the transfer of thermal energy stored in the body of the electrical storage unit to the heating means.
3025139 4 Plus particulièrement, les étapes de stockage et de transfert d'énergie thermique sont opérées par une pompe chaleur du véhicule automobile, la pompe à chaleur pouvant être configurée pour stocker de l'énergie thermique dans le 5 corps du stockeur électrique, puis, pour transférer l'énergie thermique stockée dans le corps du stockeur électrique vers le moyen de chauffage. Selon une variante, le procédé comprend également, préalablement à l'étape de stockage d'énergie thermique, une 10 étape de programmation de pré-conditionnement de l'habitacle à une température commandée. De préférence, l'étape de stockage d'énergie thermique est arrêtée lorsque la température du stockeur électrique a atteint une limite supérieure de température du fonctionnement 15 nominal du stockeur électrique. De préférence, l'étape de transfert d'énergie thermique est autorisée tant que la température du stockeur électrique est supérieure à une limite inférieure de température du fonctionnement nominal du stockeur électrique.More particularly, the steps of storing and transferring thermal energy are carried out by a heat pump of the motor vehicle, the heat pump being able to be configured to store thermal energy in the body of the electric storage unit, then, for transferring the thermal energy stored in the body of the electrical storer to the heating means. According to a variant, the method also comprises, prior to the thermal energy storage step, a pre-conditioning programming step of the passenger compartment at a controlled temperature. Preferably, the thermal energy storing step is stopped when the temperature of the electrical storage unit has reached an upper temperature limit of nominal operation of the electrical storage unit. Preferably, the thermal energy transfer step is allowed as long as the temperature of the electrical storage is greater than a lower temperature limit of the nominal operation of the electrical storage unit.
20 Plus précisément, l'étape de stockage d'énergie thermique est commandée lorsqu'au moins une des conditions suivantes est détectée : - une phase de rechargement en énergie électrique du stockeur électrique est active, 25 - une requête de pré-conditionnement de l'habitacle à une température programmée est active, - la température de l'air extérieur au véhicule est inférieure à un seuil de déclenchement, 3025139 5 une phase de rechargement partir d'énergie électrique provenant d'une source d'énergie électrique extérieure est active, par exemple un réseau électrique. L'invention prévoit également un véhicule automobile 5 comprenant un stockeur électrique et un moyen de chauffage de l'air de l'habitacle conçu pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus. Avantageusement, le véhicule comprend des moyens pour stocker de l'énergie thermique dans le corps du stockeur électrique et pour transférer l'énergie 10 thermique stockée dans le corps du stockeur électrique vers le moyen de chauffage. Plus précisément, les moyens pour stocker et transférer l'énergie thermique sont une pompe à chaleur comprenant un circuit de circulation d'un fluide frigorigène diphasique, un 15 compresseur propre à compresser et chauffer le fluide frigorigène en phase gazeuse, un échangeur d'équipement propre à échanger de l'énergie thermique avec le corps du stockeur, et le moyen de chauffage est un condenseur relié au circuit de circulation de la pompe à chaleur et agencé pour émettre de 20 l'énergie thermique du fluide frigorigène vers l'habitacle, la pompe à chaleur étant configurée, lors de l'étape de stockage de l'énergie thermique dans le corps du stockeur électrique, pour comprimer le fluide frigorigène et diriger le fluide frigorigène comprimé et chauffé dans l'échangeur d'équipement, 25 puis, lors de l'étape de transfert de l'énergie thermique vers le moyen de chauffage, pour diriger le fluide frigorigène issu de l'échangeur d'équipement vers le condenseur. Plus précisément, le condenseur échange de l'énergie thermique directement avec l'air de l'habitacle, ou 30 indirectement via un circuit de circulation d'un fluide caloporteur relié à un aérotherme propre à échanger de l'énergie thermique avec l'air de l'habitacle.More precisely, the step of storing thermal energy is controlled when at least one of the following conditions is detected: a phase of recharging electric energy of the electrical storer is active, a request for preconditioning of the passenger compartment at a programmed temperature is active, - the temperature of the air outside the vehicle is below a trip threshold, 3025139 5 a reloading phase of electrical energy from an external electrical power source is active , for example an electrical network. The invention also provides a motor vehicle 5 comprising an electrical storer and a cabin air heating means designed for carrying out the method as described above. Advantageously, the vehicle comprises means for storing thermal energy in the body of the electrical storer and for transferring the thermal energy stored in the body of the electrical storer to the heating means. More specifically, the means for storing and transferring thermal energy is a heat pump comprising a circulation circuit of a two-phase refrigerant, a compressor capable of compressing and heating the refrigerant in the gas phase, an equipment exchanger. capable of exchanging thermal energy with the body of the storer, and the heating means is a condenser connected to the circulation circuit of the heat pump and arranged to emit thermal energy from the refrigerant to the passenger compartment, the heat pump being configured, during the step of storing the thermal energy in the body of the electrical storage unit, for compressing the refrigerant and directing the refrigerant compressed and heated in the equipment exchanger, then, during the step of transferring the thermal energy to the heating means, to direct the refrigerant from the equipment exchanger to the condensate ur. More specifically, the condenser exchanges thermal energy directly with the air of the passenger compartment, or indirectly via a circulation circuit of a coolant connected to a heater to exchange heat energy with the air of the cockpit.
3025139 6 Selon une variante, le véhicule automobile comprend également une interface homme-machine pour programmer une commande de pré-conditionnement de l'habitacle à une température commandée préalablement à l'étape de stockage 5 d'énergie thermique dans le corps du stockeur électrique, par exemple l'interface homme-machine est un tableau de bord, un terminal mobile à communication sans fil ou une clé de démarrage électronique du véhicule. Grâce à l'invention, la pompe à chaleur exploite 10 l'énergie thermique stockée dans le corps du stockeur électrique durant une phase de charge du stockeur pour du véhicule. Le rendement préchauffer l'habitacle de la pompe à chaleur est très solution de chauffage électrique par énergétique supérieur à celui d'une effet Joule.According to one variant, the motor vehicle also comprises a man-machine interface for programming a pre-conditioning control of the passenger compartment at a temperature controlled prior to the thermal energy storage step 5 in the body of the electrical storer. for example, the human-machine interface is a dashboard, a mobile terminal with wireless communication or an electronic starter key of the vehicle. Thanks to the invention, the heat pump exploits the thermal energy stored in the body of the electrical storer during a loading phase of the storer for the vehicle. The efficiency preheating the cabin of the heat pump is very electric heating solution energy higher than that of a Joule effect.
15 Le rendement énergétique peut varier entre 120% et 300% en fonction par exemple de la température de la source chaude. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de 20 l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente une pompe à chaleur connue décrite précédemment dans l'état de l'art. La figure 2 représente le procédé de chauffage de 25 l'habitacle selon l'invention. La figure 3 représente un mode de réalisation de la pompe à chaleur permettant la mise en oeuvre du procédé de chauffage de l'habitacle du véhicule. Les figures 4A et 4B représentent la circulation du 30 fluide frigorigène dans la pompe à chaleur lors du stockage 3025139 7 d'énergie thermique dans le corps du stockeur et lors du transfert d'énergie thermique du corps du stockeur vers l'aérotherme. La figure 5 représente un mode de fonctionnement de la 5 pompe à chaleur durant le préchauffage de l'habitacle. Le mode de réalisation privilégié de l'invention s'applique un véhicule automobile électrique hybride comprenant une pompe à chaleur. L'invention s'applique de préférence aux véhicules dits « plug-in » ou électriques lors 10 de la recharge avant une utilisation du véhicule. Le véhicule hybride est équipé d'un stockeur électrique pour alimenter une machine électrique ainsi que le réseau de bord. L'invention s'applique à toute technologie de stockeur électrique (lithium, nickel etc..).The energy efficiency can vary between 120% and 300% depending for example on the temperature of the hot source. Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of embodiments of the invention given as non-limiting examples and illustrated by the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents a known heat pump previously described in the state of the art. Figure 2 shows the method of heating the passenger compartment according to the invention. FIG. 3 represents an embodiment of the heat pump enabling the heating method of the passenger compartment of the vehicle to be implemented. FIGS. 4A and 4B show the circulation of the refrigerant in the heat pump during the storage of thermal energy in the body of the storer and in the transfer of heat energy from the storeroom to the heater. Figure 5 shows a mode of operation of the heat pump during preheating of the passenger compartment. The preferred embodiment of the invention applies to a hybrid electric motor vehicle comprising a heat pump. The invention is preferably applied to so-called "plug-in" or electric vehicles when charging before using the vehicle. The hybrid vehicle is equipped with an electric storage to power an electric machine and the on-board network. The invention applies to any electrical storage technology (lithium, nickel, etc.).
15 La pompe à chaleur est avantageusement configurée pour stocker de l'énergie thermique dans le corps du stockeur électrique et pour ensuite transférer l'énergie thermique vers un moyen de chauffage de l'habitacle. On notera que ce mode de réalisation de la pompe à 20 chaleur peut au moins opérer les différents modes de fonctionnement décrits dans les demandes de brevet déjà déposées par la demanderesse ayant les numéros de publication FR2971042 et FR2988460A1, notamment le mode de réfrigération, le mode de chauffage et les premier et second modes mixtes 25 tels que décrits dans les demandes de brevet mentionnées ci-dessus. Plus précisément, la figure 2 représente le procédé de chauffage de l'air de l'habitacle du véhicule automobile. Le procédé comprend une première étape d'attente 10. Le procédé 30 comprend également une étape de stockage 11 d'énergie thermique dans le corps du stockeur électrique, puis une étape 3025139 8 de transfert 12 d'énergie thermique stockée dans le corps du stockeur électrique BAT vers le moyen de chauffage CI. En outre, l'étape de stockage 11 est déclenchée lorsque une ou plusieurs conditions Cl ont été vérifiées. Le stockage 5 d'énergie thermique est préférablement commandé lorsqu'une phase de rechargement en énergie électrique du stockeur électrique BAT est active. Lors de la recharge électrique, la température de fonctionnement du stockeur électrique est en hausse du fait de son fonctionnement. Il est alors avantageux 10 d'opérer un stockage d'énergie supplémentaire. Par ailleurs, l'énergie stockée peut permettre une élévation de la température du stockeur d'environ 30 degrés. Par exemple la quantité d'énergie peut de l'ordre sensiblement de 12000 KJ pour un stockeur ayant une masse d'environ 100kg.The heat pump is advantageously configured to store thermal energy in the body of the electric storage and then transfer the heat energy to a heating means of the passenger compartment. It should be noted that this embodiment of the heat pump can at least operate the various modes of operation described in the patent applications already filed by the Applicant having the publication numbers FR2971042 and FR2988460A1, in particular the refrigeration mode, the mode and the first and second mixed modes as described in the patent applications mentioned above. More specifically, Figure 2 shows the method of heating the air of the passenger compartment of the motor vehicle. The method comprises a first waiting step 10. The method 30 also comprises a step 11 for storing thermal energy in the body of the electrical storer, then a step 12 for transferring thermal energy stored in the storer's body. electrical BAT to the heating means CI. In addition, the storage step 11 is triggered when one or more conditions C1 have been verified. The thermal energy storage 5 is preferably controlled when an electrical energy charging phase of the electrical storage BAT is active. When recharging electricity, the operating temperature of the electrical storage is increased because of its operation. It is then advantageous to operate additional energy storage. On the other hand, the stored energy can allow the storer temperature to rise by about 30 degrees. For example, the amount of energy can be of the order of substantially 12000 KJ for a storer having a mass of about 100kg.
15 La température du stockeur électrique BAT est maintenue préférentiellement entre 15 et 45 degrés sensiblement. Le procédé de chauffage adapte les limites de température minimum et maximum en fonction de la technologie du stockeur électrique utilisé pour maintenir le fonctionnement du 20 stockeur électrique dans les températures nominales. En particulier, la phase de rechargement peut être opérée à partir d'énergie électrique provenant d'une source d'énergie électrique extérieure, par exemple un réseau électrique, une génératrice électrique, un stockeur électrique 25 externe, ou des panneaux photovoltaïques. Selon une variante, le déclenchement de l'étape de stockage 11 peut être fonction en outre de la température de l'air extérieur au véhicule. En particulier, le procédé comprend la vérification de la température de l'air extérieur 30 au regard d'un seuil de déclenchement. Par exemple, le stockage d'énergie thermique peut être déclenché automatiquement si la température de l'air extérieur au 3025139 9 véhicule est inférieure à un seuil de déclenchement correspondant à environ 20 degrés Celsius. Par ailleurs, le déclenchement de l'étape de stockage 11 peut être fonction en outre d'une détection d'une requête 5 de pré-conditionnement de l'habitacle à une température programmée. Par exemple, le conducteur peut programmer le pré-conditionnement de l'habitacle à une température commandée avant le démarrage de son véhicule. Préférentiellement, le procédé de chauffage peut 10 prévoir préalablement à l'étape de stockage 11 d'énergie thermique, une programmation de pré-conditionnement de l'habitacle à une température commandée durant l'étape d'attente 10. La programmation peut être opérée au moyen de tout type d'interface homme machine. On peut citer par 15 exemple, le tableau de bord du véhicule, un terminal mobile à communication sans fil (par exemple de type cellulaire, communication radiofréquence de courte portée de quelques centimètres à plusieurs mètres, ou communication infrarouge), ou la clé du véhicule par une instruction préprogrammée dans 20 la clé ou un calculateur de supervision du véhicule. On notera que l'étape de stockage 11 est arrêtée lorsque la température du stockeur électrique BAT a atteint une limite supérieure de température du fonctionnement nominal du stockeur électrique, ceci pour le maintenir à une 25 température de fonctionnement nominal. Par ailleurs, l'étape de transfert d'énergie 12 vers le moyen de chauffage est déclenchée lors qu'une condition C2 de chauffage est détectée. La condition de chauffage C2 peut être la date d'un événement préenregistré par l'utilisateur, par 30 exemple une heure de départ, une température mesurée dans l'habitacle au moyen d'un capteur de température ou à partir 3025139 10 d'une information de déclenchement mémorisée dans une mémoire du calculateur de supervision. Donc, le procédé de chauffage comprend une étape de transfert 12 de l'énergie thermique vers le moyen de chauffage 5 de l'habitacle lorsque la condition de déclenchement C2 est détectée. Le transfert de l'énergie thermique est opéré jusqu'à ce que l'habitacle atteigne une température commandée. L'étape de transfert prévoit de prélever de l'énergie thermique du stockeur électrique BAT pour la transférer au 10 moyen de chauffage. De préférence, l'étape de transfert d'énergie thermique 12 est autorisée tant qu'une condition C3 de transfert est détectée, par exemple tant que la température du stockeur électrique BAT est supérieure à une limite inférieure de 15 température du fonctionnement nominal du stockeur électrique. La limite inférieure est d'environ 15 degrés pour un type de stockeur électrique. Lorsque l'étape de transfert 12 est arrêtée, le procédé de chauffage retourne à l'étape d'attente 10, incluant 20 éventuellement la programmation d'un chauffage de l'habitacle. Plus précisément, l'invention prévoit d'opérer les étapes de stockage 11 et de transfert 12 au moyen d'une pompe à chaleur. La figure 3 représente un mode de réalisation de la pompe à chaleur.The temperature of the BAT electric storage is preferably maintained between 15 and 45 degrees substantially. The heating method adjusts the minimum and maximum temperature limits according to the technology of the electrical storage unit used to maintain the operation of the electrical storage unit at rated temperatures. In particular, the recharging phase can be operated from electrical energy from an external electrical energy source, for example an electrical network, an electric generator, an external electrical storage unit, or photovoltaic panels. According to one variant, the triggering of the storage step 11 may also be a function of the temperature of the air outside the vehicle. In particular, the method comprises checking the temperature of the outside air 30 with regard to a triggering threshold. For example, thermal energy storage may be triggered automatically if the outside air temperature of the vehicle is below a trigger threshold of about 20 degrees Celsius. Furthermore, the triggering of the storage step 11 may be furthermore a function of detecting a request for pre-conditioning the passenger compartment at a programmed temperature. For example, the driver can program the pre-conditioning of the passenger compartment to a controlled temperature before starting his vehicle. Preferably, the heating method can provide prior to the thermal energy storage step 11, a pre-conditioning programming of the passenger compartment at a temperature controlled during the waiting step 10. The programming can be operated using any type of human machine interface. For example, the dashboard of the vehicle, a mobile terminal wireless communication (for example cell type, short-range radiofrequency communication from a few centimeters to several meters, or infrared communication), or the vehicle key by a preprogrammed instruction in the key or a vehicle supervision calculator. Note that the storage step 11 is stopped when the temperature of the electric storage BAT has reached an upper limit of the nominal operating temperature of the electric storage, to maintain it at a nominal operating temperature. Furthermore, the energy transfer step 12 to the heating means is triggered when a heating condition C2 is detected. The heating condition C2 may be the date of a pre-recorded event by the user, for example a start time, a temperature measured in the passenger compartment by means of a temperature sensor or from a temperature sensor. trip information stored in a memory of the supervision computer. Thus, the heating method comprises a step 12 for transferring the thermal energy to the heating means 5 of the passenger compartment when the triggering condition C2 is detected. The transfer of thermal energy is operated until the cabin reaches a controlled temperature. The transfer step is to take thermal energy from the BAT electrical storage to transfer it to the heating means. Preferably, the thermal energy transfer step 12 is allowed as long as a transfer condition C3 is detected, for example as long as the temperature of the electrical storage BAT is greater than a lower temperature limit of the nominal operation of the storer. electric. The lower limit is about 15 degrees for one type of electrical storage. When the transfer step 12 is stopped, the heating process returns to the waiting step 10, possibly including programming a heater of the passenger compartment. More specifically, the invention provides for the steps of storage 11 and transfer 12 by means of a heat pump. Figure 3 shows an embodiment of the heat pump.
25 La pompe à chaleur comprend un premier circuit fermé CC1 de circulation d'un fluide frigorigène et un deuxième circuit fermé CC2 de circulation d'eau pour le refroidissement du moteur thermique de traction du véhicule. Le fluide frigorigène diphasique présente les 30 propriétés de condensation et d'évaporation adaptées pour un fonctionnement d'une pompe à chaleur à basse température. Le 3025139 11 deuxième circuit fermé d'eau CC2 est un circuit de refroidissement conventionnel dans un véhicule automobile. Il convient que l'homme de l'art sait adapter le choix d'un fluide caloporteur (fluide frigorigène ou eau) pour le premier 5 circuit de circulation CC1 et pour le deuxième circuit de circulation CC2 en fonction de l'application thermique sans sortir du cadre de l'invention. La pompe à chaleur comprend un compresseur CP propre à pressuriser et chauffer le fluide frigorigène du premier 10 circuit de circulation CC1. Le compresseur CP comprend une voie d'entrée et une voie de sortie pour le passage du fluide frigorigène. Le compresseur est dimensionné pour transformer le fluide entrant, alors en phase gazeuse ou semi-gazeuse, en fluide sortant, en phase gazeuse et à une pression et une 15 température résultante de l'échange. Le fluide entrant est issu d'un évaporateur du circuit de circulation CC1, par exemple d'un échangeur de façade El, d'un évaporateur d'équipement EQ1 ou du climatiseur EV. Un condenseur interne CI est connecté sur le premier 20 circuit de circulation du fluide frigorigène. Le condenseur interne CI est chargé de contribuer au chauffage de l'air intérieur de l'habitacle du véhicule par échange thermique avec le fluide frigorigène transformé en gaz chaud et pressurisé par le compresseur CP. Le condenseur interne CI est 25 dimensionné de manière à condenser sensiblement intégralement le fluide frigorigène qui est issu du compresseur afin qu'il soit sensiblement intégralement dans une phase liquide et partiellement refroidi lors d'un échange direct ou indirect avec l'air intérieur, par exemple via le deuxième circuit de 30 circulation CC2 d'eau. Le condenseur interne CI est de type gaz/fluide. Il est donc chargé de réchauffer un fluide caloporteur, dans ce cas- 3025139 12 ci l'eau, qui circule dans certains de ces conduits ou entre certaines parties de ses plaques empilées et qui est issu du deuxième circuit de circulation d'eau CC2. Le fluide caloporteur réchauffé par le condenseur interne CI est dirigé 5 ensuite vers un aérotherme AE qui est chargé de réchauffer l'air intérieur qui le traverse issu de l'habitacle du véhicule par échange thermique avec le fluide caloporteur. Une pompe PP opère la circulation du fluide caloporteur dans le deuxième circuit CC2 et permet de diriger le fluide 10 caloporteur vers un radiateur du moteur thermique (non représenté sur la figure 2) pour son refroidissement après passage dans l'aérotherme AE, ainsi que pour son réchauffement suite au démarrage du moteur thermique après réchauffement du fluide caloporteur dans le condenseur interne CI. Il convient 15 que le fluide caloporteur issu de l'aérotherme AE peut alimenter tout autre système producteur de chaleur pour le refroidissement dudit système. On désigne par le terme aérotherme un échangeur de chaleur de type air/liquide. Dans un autre mode de réalisation, non représenté par 20 les figures, le condenseur interne CI peut être de type gaz/air. Dans ce cas, il est chargé de chauffer l'air intérieur qui le traverse par échange thermique et qui circule entre ses conduits ou entre ses plaques empilées. On entend par air intérieur, l'air soufflé dans 25 l'habitacle du véhicule automobile. Un échangeur de façade El, préférentiellement positionné à l'avant du véhicule, permet d'échanger de l'énergie thermique avec l'air extérieur. L'échangeur de façade est dimensionné pour fonctionner soit comme un 30 évaporateur, soit comme un condenseur, et est de type air/fluide, le fluide étant sous la forme d'un liquide, lorsqu'il est utilisé comme un évaporateur, ou sous la forme 3025139 13 gazeuse lorsqu'il est utilisé comme un condenseur. Ainsi, il est chargé de chauffer ou refroidir le fluide frigorigène qui circule dans certains de ces conduits, ou entre certaines parties de ses plaques empilées. L'échangeur de façade El 5 comprend deux voies pour l'entrée et la sortie du fluide frigorigène, opérant chacune alternativement l'entrée ou la sortie du fluide selon le fonctionnement en évaporateur ou en condenseur. Un premier détendeur DT1 est connecté aux voies 10 d'entrée et de sorties de l'échangeur de façade El. Lorsqu'il fonctionne en évaporateur, le détendeur DT1 est chargé de dépressuriser le fluide frigorigène entrant dans l'échangeur de façade El et de réguler ainsi la décompression et l'évaporation du fluide frigorigène entrant dans l'échangeur 15 de façade El en fonction de la température de sortie. De préférence, le détendeur dispose d'un réglage thermostatique propre qui permet de commander la détente du fluide frigorigène en fonction de la température et la pression du fluide sortant de l'échangeur de façade. Dans ce cas-ci, 20 l'échangeur de façade El réchauffe le fluide frigorigène issu du détendeur DT1 par l'action d'évaporation. Lorsque l'échangeur de façade El fonctionne comme un condenseur, il refroidit et condense le fluide frigorigène issu soit du compresseur CP, soit du sous-refroidisseur SR.The heat pump comprises a first closed circuit CC1 for circulating a refrigerant and a second closed circuit CC2 for circulating water for cooling the traction engine of the vehicle. The two-phase refrigerant has the condensing and evaporation properties suitable for operation of a low temperature heat pump. The second closed water circuit CC2 is a conventional cooling circuit in a motor vehicle. The person skilled in the art should adapt the choice of a coolant (refrigerant or water) for the first circulation circuit CC1 and for the second circulation circuit CC2 as a function of the thermal application without leaving of the scope of the invention. The heat pump comprises a CP compressor capable of pressurizing and heating the refrigerant of the first circulation circuit CC1. The compressor CP comprises an inlet channel and an outlet channel for the passage of the refrigerant. The compressor is sized to transform the incoming fluid, then in the gas or semi-gas phase, into the outgoing fluid, into the gas phase and at a pressure and a temperature resulting from the exchange. The incoming fluid is derived from an evaporator of the circulation circuit CC1, for example an El facade exchanger, an equipment evaporator EQ1 or the air conditioner EV. An internal condenser CI is connected to the first refrigerant circulation circuit. The internal condenser CI is responsible for contributing to the heating of the interior air of the passenger compartment of the vehicle by heat exchange with the refrigerant converted into hot gas and pressurized by the compressor CP. The internal condenser IC is dimensioned so as to substantially completely condense the refrigerant which has come from the compressor so that it is substantially completely in a liquid phase and partially cooled during a direct or indirect exchange with the indoor air, by example via the second circulation circuit CC2 of water. The internal condenser CI is of gas / fluid type. It is therefore responsible for heating a coolant, in this case water, which circulates in some of these conduits or between parts of its stacked plates and which is derived from the second water circulation circuit CC2. The heat transfer fluid heated by the internal condenser CI is then directed to an air heater AE which is responsible for heating the internal air that passes through the passenger compartment of the vehicle by heat exchange with the heat transfer fluid. A pump PP operates the circulation of the coolant in the second circuit CC2 and directs the heat transfer fluid to a heat engine radiator (not shown in Figure 2) for cooling after passage in the heater AE, and for its warming following the start of the heat engine after heating of the heat transfer fluid in the internal condenser CI. It is appropriate that the heat transfer fluid from the heater AE can supply any other heat generating system for cooling said system. The term "air heater" denotes an air / liquid type heat exchanger. In another embodiment, not shown in the figures, the internal condenser IC may be of gas / air type. In this case, it is responsible for heating the indoor air that passes through heat exchange and flowing between its ducts or between its stacked plates. By indoor air is meant the air blown into the passenger compartment of the motor vehicle. A frontage exchanger E1, preferably positioned at the front of the vehicle, makes it possible to exchange thermal energy with the outside air. The facade exchanger is sized to operate either as an evaporator or as a condenser, and is of the air / fluid type, the fluid being in the form of a liquid, when used as an evaporator, or as an the form 3025139 13 gas when used as a condenser. Thus, it is responsible for heating or cooling the refrigerant circulating in some of these conduits, or between parts of its stacked plates. The front heat exchanger El 5 comprises two channels for the entry and exit of the refrigerant, each operating alternately the inlet or the outlet of the fluid according to the operation in evaporator or condenser. A first pressure reducer DT1 is connected to the input and output channels 10 of the front heat exchanger El. When operating as an evaporator, the pressure reducer DT1 is responsible for depressurizing the refrigerant entering the front heat exchanger E1 and thus regulate the decompression and evaporation of the refrigerant entering the front heat exchanger El as a function of the outlet temperature. Preferably, the pressure reducer has a clean thermostatic setting which controls the expansion of the refrigerant depending on the temperature and the pressure of the fluid exiting the front exchanger. In this case, the front heat exchanger El warms the refrigerant from the expander DT1 by the evaporation action. When the front exchanger El operates as a condenser, it cools and condenses the refrigerant from either the compressor CP or subcooler SR.
25 Le sous-refroidisseur SR est de préférence externe similairement à l'échangeur de façade El. Il favorise le refroidissement du fluide frigorigène par échange avec l'air extérieur. Il peut, par exemple, comporter des conduits, ou des tubes empilés, dans ou entre lesquels circule le fluide 30 frigorigène à sous refroidir par échange avec l'air extérieur qui le traverse.The subcooler SR is preferably external similar to the front heat exchanger E1. It promotes cooling of the refrigerant by exchange with the outside air. It may, for example, comprise ducts, or tubes stacked in or between which circulates the refrigerant fluid to be cooled by exchange with the outside air passing therethrough.
3025139 14 Par exemple, il s'agit d'un échange air/liquide. La pompe à chaleur peut être agencée pour que le sous refroidisseur SR refroidisse le liquide frigorigène issu soit du condenseur interne CI afin d'alimenter le premier détendeur 5 DT1 puis l'échangeur de façade El qui fonctionne comme un évaporateur, soit de l'échangeur de façade El lorsqu'il fonctionne en condenseur. L'opération de sous refroidissement préalable à la circulation du fluide dans un évaporateur augmente les capacités de chauffage du fluide frigorigène 10 lorsque celui-ci est ensuite dirigé dans un détendeur puis dans un évaporateur, par exemple l'échangeur de façade El, l'échangeur d'équipement EQ1 ou l'évaporateur EV du climatiseur. De préférence, le sous-refroidisseur SR est agencé pour 15 échanger thermiquement avec l'échangeur de façade El. Pour cela, il est monté de sorte que sa surface d'échange soit proximité de la surface d'échange de l'échangeur de façade El, par montage en regard ou par entremêlement des conduits ou plaques empilées. Une des fonctions du sous-refroidisseur est 20 d'empêcher la formation de givre à la surface extérieure de l'échangeur de façade lors de températures négatives par exemple, empêchant son bon fonctionnement. Notamment, lors de températures négatives, le sous-refroidissement du fluide frigorigène, avant son passage dans l'échangeur de façade El, 25 permet de chauffer l'air environnant et d'empêcher le gel de la surface d'échange de l'échangeur de façade El permettant ainsi au système de fonctionner efficacement à des températures négatives. On notera également qu'il est préférable de prévoir en 30 amont de l'entrée du sous refroidisseur SR un réservoir DS de déshydratation destiné à garantir que le fluide frigorigène qui parvient dans le sous refroidisseur SR est exclusivement en phase liquide. En outre, il peut également assurer une 3025139 15 fonction de filtration, et/ou une fonction de réservoir et/ou une fonction de séparation des phases gazeuse et liquide. Dans le cadre de l'invention, la pompe à chaleur comprend un échangeur d'équipement EQ1 associé au stockeur 5 électrique BAT pour réguler la température de fonctionnement du stockeur électrique. L'échangeur d'équipement EQ1 est dimensionné pour fonctionner soit comme un évaporateur, soit comme un condenseur. Ainsi, il est chargé de chauffer et évaporer ou refroidir et condenser le fluide frigorigène qui 10 circule dans certains de ces conduits, ou entre certaines parties de ses plaques empilées en prélevant ou stockant de l'énergie thermique issue du fluide frigorigène dans le corps du stockeur électrique BAT. L'échange thermique est de type fluide/matière avec le corps du stockeur électrique. On notera 15 que le fluide frigorigène peut être soit en phase liquide, soit en phase gazeuse selon le mode de fonctionnement de l'échangeur d'équipement El. L'échange avec les cellules du stockeur électrique peut se faire par conduction directe de contact ou par 20 l'intermédiaire d'une circulation de fluide (air/liquide caloporteur) (variante non illustrée ici). L'échangeur d'équipement EQ1 comprend deux voies pour l'entrée et la sortie du fluide frigorigène, opérant chacune alternativement l'entrée ou la sortie du fluide et permettant 25 le fonctionnement en évaporateur ou condenseur selon l'état de phase du fluide frigorigène et son sens de circulation. Un deuxième détendeur DT2 est connecté aux voies d'entrée et de sortie de l'échangeur d'équipement EQ1. Le détendeur DT2 est chargé de dépressuriser le fluide 30 frigorigène entrant dans l'échangeur d'équipement EQ1 et de réguler ainsi la décompression et l'évaporation du fluide frigorigène entrant dans l'échangeur d'équipement EQ1 en 3025139 16 fonction de la température de sortie. De préférence, le deuxième détendeur DT2 dispose d'un réglage thermostatique propre qui permet de commander la détente du fluide frigorigène en fonction de la température et la pression du 5 fluide sortant de l'échangeur d'équipement EQ1. Dans ce cas-ci, l'échangeur d'équipement EQ1 réchauffe le fluide frigorigène issu du deuxième détendeur DT2 par l'action d'évaporation. La pompe à chaleur comprend également un évaporateur EV 10 de climatiseur chargé de refroidir l'air intérieur de l'habitacle du véhicule. Un troisième détendeur DT3 est connecté aux voies d'entrée et de sortie de l'évaporateur EV. Le détendeur DT3 est chargé de dépressuriser le fluide frigorigène entrant dans l'évaporateur EV et de réguler ainsi 15 la décompression et l'évaporation du fluide frigorigène entrant dans l'évaporateur EV en fonction de la température de sortie. De préférence, le troisième détendeur DT3 dispose d'un réglage thermostatique propre qui permet de commander la détente du fluide frigorigène en fonction de la température et 20 la pression du fluide sortant de l'évaporateur EV. L'évaporateur EV de climatiseur réchauffe le fluide frigorigène, et ainsi, refroidit l'air intérieur qui circule entre ses conduits, ou ses plaques empilées, dans ou entre lesquels circule également le fluide frigorigène. L'air 25 intérieur refroidi est ensuite renvoyé dans l'habitacle. Dans un mode de fonctionnement de la pompe à chaleur, le climatiseur est utilisé pour désembuer l'habitacle par l'effet de la condensation de l'eau sur l'évaporateur EV contenue dans l'air soufflé sur les parois vitrées de 30 l'habitacle. Ce mode peut être avantageusement utilisé simultanément au chauffage de l'habitacle.For example, it is an air / liquid exchange. The heat pump can be arranged so that the subcooler SR cools the refrigerant liquid from either the internal condenser CI to supply the first expander 5 DT1 and then the front exchanger E1 which functions as an evaporator or heat exchanger El façade when operating in condenser. The operation of subcooling prior to the circulation of the fluid in an evaporator increases the heating capacity of the refrigerant 10 when it is then directed into a pressure reducer and then into an evaporator, for example the front heat exchanger E1, EQ1 equipment exchanger or EV evaporator of the air conditioner. Preferably, the subcooler SR is arranged to heat exchange with the front heat exchanger E1. For this, it is mounted so that its exchange surface is close to the exchange surface of the facade exchanger. El, by mounting opposite or intermingling ducts or plates stacked. One of the functions of the subcooler is to prevent the formation of frost on the outer surface of the facade exchanger during negative temperatures, for example, preventing its proper operation. In particular, during negative temperatures, the subcooling of the refrigerant, before it passes through the facade exchanger E1, makes it possible to heat the surrounding air and to prevent the exchange surface of the exchanger from freezing. El facade thus allowing the system to operate effectively at negative temperatures. It should also be noted that it is preferable to provide upstream of the inlet of the sub-cooler SR a dewatering tank DS intended to ensure that the refrigerant which enters the sub-cooler SR is exclusively in the liquid phase. In addition, it can also provide a filtration function, and / or a reservoir function and / or a gas and liquid phase separation function. In the context of the invention, the heat pump comprises an equipment heat exchanger EQ1 associated with the electrical storage BAT to regulate the operating temperature of the electric storage unit. The EQ1 equipment exchanger is sized to operate as either an evaporator or a condenser. Thus, it is responsible for heating and evaporating or cooling and condensing the refrigerant circulating in some of these conduits, or between portions of its stacked plates by taking or storing thermal energy from the refrigerant in the body of the refrigerant. electric storage BAT. The heat exchange is fluid / material with the body of the electrical storage. It will be noted that the refrigerant can be either in the liquid phase or in the gas phase according to the operating mode of the equipment exchanger E1. The exchange with the cells of the electrical storage can be done by direct contact conduction or via a fluid circulation (air / heat transfer liquid) (variant not shown here). The equipment exchanger EQ1 comprises two channels for the inlet and the outlet of the refrigerant, each alternately operating the inlet or the outlet of the fluid and allowing operation as an evaporator or condenser according to the phase state of the refrigerant. and his sense of movement. A second expansion valve DT2 is connected to the input and output channels of the EQ1 equipment exchanger. The regulator DT2 is in charge of depressurizing the refrigerant fluid entering the equipment exchanger EQ1 and thus regulating the decompression and evaporation of the refrigerant entering the equipment exchanger EQ1 as a function of the temperature of the refrigerant. exit. Preferably, the second regulator DT2 has its own thermostatic setting which makes it possible to control the expansion of the refrigerant as a function of the temperature and the pressure of the fluid exiting the equipment exchanger EQ1. In this case, the equipment exchanger EQ1 warms the refrigerant from the second expander DT2 by the evaporation action. The heat pump also includes an evaporator EV 10 air conditioner responsible for cooling the air inside the passenger compartment of the vehicle. A third expander DT3 is connected to the inlet and outlet channels of the evaporator EV. The pressure reducer DT3 is responsible for depressurizing the refrigerant entering the evaporator EV and thus regulating the decompression and evaporation of the refrigerant entering the evaporator EV as a function of the outlet temperature. Preferably, the third regulator DT3 has a clean thermostatic control which makes it possible to control the expansion of the refrigerant as a function of the temperature and the pressure of the fluid leaving the evaporator EV. The evaporator EV air conditioner warms the refrigerant, and thus, cools the indoor air flowing between its pipes, or its stacked plates, in or between which also circulates the refrigerant. The cooled interior air is then returned to the passenger compartment. In one mode of operation of the heat pump, the air conditioner is used to demist the passenger compartment by the effect of the condensation of water on the evaporator EV contained in the air blown on the glass walls of the vehicle. cockpit. This mode can be advantageously used simultaneously heating the cabin.
3025139 17 Dans une variante, la pompe à chaleur ne comprend pas d'évaporateur de climatiseur. Par ailleurs, le premier circuit de circulation CC1 du fluide frigorigène comprend des vannes V31, V32, V33, V34, 5 V35, V36, V42, V43 multivoies. Les vannes permettent de piloter la circulation du fluide frigorigène pour opérer les divers modes de fonctionnement de la pompe à chaleur. Par exemple dans le mode de réalisation décrit par les figures 4A et 4B, la vanne V43 est une vanne deux voies 10 connectant au moyen d'un premier raccord hydraulique T1 en forme de T, une première voie V1 de l'échangeur d'équipement EQ1 avec un conduit en aval du compresseur CP et sur une première voie du condenseur interne CI. La vanne V42 est une vanne trois voies connectant au 15 moyen d'un deuxième raccord hydraulique T2 en forme de T, une deuxième voie V2 de l'échangeur d'équipement EQ1 avec un conduit en aval du compresseur CP et sur une deuxième voie du condenseur interne CI, ainsi que sur une première voie du deuxième détendeur DT2. De plus, la vanne V42 est connectée en 20 amont du compresseur CP sur le premier circuit de circulation CC1 du fluide au moyen d'un troisième raccord hydraulique T3, via la première voie du deuxième détendeur DT2. La vanne V36 est une vanne deux voies connectant au moyen d'un quatrième raccord hydraulique 14 en forme de T une 25 deuxième voie du détendeur DT2 avec un conduit en sortie du sous refroidisseur SR, par conséquent en amont du compresseur dans le sens de circulation du fluide frigorigène. Donc, la première voie du deuxième détendeur DT2 est connectée à la vanne V42, elle-même connectée à la deuxième 30 voie V2 de l'échangeur d'équipement EQ1, et la deuxième voie 3025139 18 du détendeur DT2 est connectée à la première voie V1 de l'échangeur d'équipement EQ1. Avantageusement, l'agencement des vannes V42, V43, V36 et des raccords hydrauliques permettent d'utiliser l'échangeur 5 d'équipement EQ1 soit comme un condenseur, soit comme un évaporateur. L'invention permet d'utiliser un unique échangeur thermique pour les opérations d'évaporation et de condensation du fluide frigorigène réduisant ainsi l'encombrement et le coût d'installation. On notera que les raccords hydrauliques 10 T1, T2, T3, 14 permettent la dérivation ou la réunion du fluide selon le sens de circulation. Par exemple, les raccords hydrauliques T1, T2, T3, 14 sont de forme en T comportant des embouts d'union de conduits pour la connexion des conduits de l'échangeur d'équipements 15 EQ1 et des vannes V36, V42, V43. Si une configuration de la pompe à chaleur nécessite la fermeture définitive d'un raccord hydraulique pendant la fabrication du véhicule ou après la fabrication, les embouts peuvent être bouchés au moyen de fermetures adaptées.In a variant, the heat pump does not include an air conditioner evaporator. Furthermore, the first circulation circuit CC1 of the refrigerant comprises valves V31, V32, V33, V34, V35, V36, V42, V43 multipath. The valves make it possible to control the circulation of the refrigerant to operate the various modes of operation of the heat pump. For example, in the embodiment described by FIGS. 4A and 4B, the valve V43 is a two-way valve 10 connecting by means of a first T-shaped hydraulic connection T1, a first channel V1 of the equipment exchanger. EQ1 with a duct downstream of the compressor CP and on a first channel of the internal condenser CI. The valve V42 is a three-way valve connecting by means of a second T-shaped hydraulic connection T2, a second channel V2 of the equipment exchanger EQ1 with a pipe downstream of the compressor CP and on a second channel of the internal condenser CI, as well as on a first channel of the second regulator DT2. In addition, the valve V42 is connected upstream of the compressor CP to the first circulation circuit CC1 of the fluid by means of a third hydraulic connection T3, via the first channel of the second expander DT2. The valve V36 is a two-way valve connecting by means of a fourth T-shaped hydraulic connection 14 a second path of the expander DT2 with a conduit at the outlet of the sub-cooler SR, therefore upstream of the compressor in the direction of circulation. refrigerant. Thus, the first channel of the second regulator DT2 is connected to the valve V42, itself connected to the second channel V2 of the equipment exchanger EQ1, and the second channel 3025139 of the regulator DT2 is connected to the first channel. V1 of the EQ1 equipment heat exchanger. Advantageously, the arrangement of the valves V42, V43, V36 and hydraulic connections makes it possible to use the equipment exchanger EQ1 either as a condenser or as an evaporator. The invention makes it possible to use a single heat exchanger for evaporating and condensing refrigerant operations, thus reducing the size and cost of installation. Note that the hydraulic connections T1, T2, T3, 14 allow the derivation or the meeting of the fluid in the direction of circulation. For example, the hydraulic connections T1, T2, T3, 14 are T-shaped having conduit union ends for connecting the equipment exchanger EQ1 conduits and valves V36, V42, V43. If a configuration of the heat pump requires the permanent closure of a hydraulic connection during the manufacture of the vehicle or after manufacture, the end pieces may be plugged by means of suitable closures.
20 La figure 4A représente la pompe à chaleur et la circulation du fluide frigorigène durant l'étape de stockage 11 d'énergie thermique BAT, les vannes V42 et V43 sont ouvertes et la vanne V36 est fermée. La vanne V42 permet la circulation du fluide frigorigène issu du compresseur CP vers 25 la deuxième voie V2 de l'échangeur d'équipement EQ1. La vanne V43 permet le retour du fluide frigorigène. Cette configuration des vannes V42, V43, V36 permet de dériver le fluide frigorigène, alors chauffé et à l'état gazeux, issu du compresseur CP dans l'échangeur d'équipement EQ1, en entrée 30 par la deuxième voie V2 et en sortie par la première voie V1. Le fluide frigorigène continue la circulation dans le conduit connecté à la première voie du condenseur interne CI, 3025139 19 retournant avec une partie du fluide sortant du condenseur interne CI. L'étape de stockage 11 d'énergie thermique dans le stockeur électrique BAT peut être commandée dés lors qu'une 5 requête de chauffage de l'habitacle est active. Le fluide frigorigène issu du compresseur CP est dirigé en partie vers le condenseur interne CI et en partie vers l'échangeur d'équipement EQ1. Par exemple, ce mode est actif pour des températures sensiblement inférieures à 15 ou 20 degrés. Bien 10 entendu, le chauffage du stockeur électrique peut être commandé sans que le condenseur interne CI échange avec le deuxième circuit de circulation CC2. Dans ce dernier cas, la pompe PP n'est pas en fonctionnement, réduisant l'échange thermique.FIG. 4A shows the heat pump and the refrigerant circulation during the thermal energy storage step BAT, the valves V42 and V43 are open and the valve V36 is closed. The valve V42 allows the circulation of the refrigerant from the compressor CP to the second channel V2 of the equipment exchanger EQ1. The valve V43 allows the return of the refrigerant. This configuration of the valves V42, V43, V36 makes it possible to derive the refrigerant, which is then heated and in the gaseous state, from the compressor CP in the equipment exchanger EQ1, at the inlet 30 via the second channel V2 and at the outlet via the first way V1. The refrigerant continues the circulation in the duct connected to the first channel of the internal condenser CI, returning with a portion of the fluid leaving the internal condenser CI. The storage step 11 of thermal energy in the electrical storage BAT can be controlled as soon as a heating request of the cabin is active. The refrigerant from the compressor CP is directed in part towards the internal condenser CI and partly towards the equipment exchanger EQ1. For example, this mode is active for temperatures substantially lower than 15 or 20 degrees. Of course, the heating of the electrical storage can be controlled without the internal condenser CI exchanging with the second circulation circuit CC2. In the latter case, the pump PP is not in operation, reducing the heat exchange.
15 La figure 4B représente la pompe à chaleur et la circulation du fluide frigorigène durant l'étape de transfert 12 d'énergie thermique, les vannes V36, V42 sont ouvertes tandis que la vanne V43 est fermée. La vanne V42 permet la circulation du fluide de la deuxième voie V2 de l'échangeur 20 d'équipement EQ1 vers le conduit en amont du compresseur CP. La vanne V36 permet la circulation du fluide frigorigène vers la première voie de l'échangeur d'équipement EQ1. Cette configuration des vannes V42, V43, V36 permet de diriger le fluide frigorigène, alors refroidi et en phase liquide, issu 25 du sous-refroidisseur SR ou de l'échangeur de façade El, dans l'échangeur d'équipement EQ1, en entrée par la première voie V1 via le deuxième détendeur DT2 et en sortie par la deuxième voie V2. Le fluide frigorigène continue la circulation dans le conduit en amont du compresseur CP pour être ensuite dirigé 30 dans le compresseur CP. La figure 5 représente un mode de fonctionnement avantageux de la pompe à chaleur et la circulation complète du 3025139 20 fluide frigorigène. Grâce à l'invention, si la température extérieure est inférieure à 25 degrés, ce mode de fonctionnement permet le chauffage de l'air de l'habitacle du véhicule à partir d'énergie thermique préalablement stockée 5 dans le corps du stockeur électrique BAT. Par exemple, avantageusement le pilotage de la régulation de la température du stockeur électrique BAT est programmé pour commander la température du stockeur BAT à une température sensiblement de 40 degrés. Puis, lorsqu'une 10 requête de chauffage de l'habitacle est activée, le pilotage de la régulation de la température du stockeur BAT est programmé pour refroidir le stockeur électrique BAT et transférer l'énergie thermique préalablement stockée dans le corps du stockeur électrique BAT vers l'habitacle. Le stockeur 15 électrique BAT peut être refroidi jusqu'à atteindre une limite de température minimum, sensiblement équivalent à la limite inférieure de température du fonctionnement nominal du stockeur électrique. Plus précisément, les vannes V42, V43, V36 sont 20 configurées pour transférer l'énergie thermique du corps du stockeur BAT vers l'habitacle, comme décrit précédemment dans la figure 4B. On débutera la description de la boucle de refroidissement par le compresseur CP. Le compresseur CP pressurise et chauffe le fluide frigorigène diphasique gazeux 25 issu de l'échangeur d'équipement EQ1, agissant comme un évaporateur. La vanne V34 dirige ensuite le fluide vers la deuxième voie du condenseur interne CI, la voie d'entrée du fluide frigorigène. Un échange thermique se déroule entre le fluide frigorigène et le fluide caloporteur du deuxième 30 circuit de circulation, correspondant au circuit de refroidissement du moteur thermique, via le condenseur interne CI. La pompe PP, alors active, opère la circulation du fluide caloporteur pour diriger le fluide caloporteur réchauffé par 3025139 21 le condenseur interne CI vers l'aérotherme AE. L'aérotherme fonctionne alors pour chauffer l'air de l'habitacle. Une fois le fluide caloporteur refroidi celui retourne directement dans le condenseur interne, ou indirectement via le radiateur du 5 moteur thermique. Le fluide frigorigène refroidi sort du condenseur interne CI par la première voie, voie de sortie, et la vanne V33 le dirige ensuite vers le sous-refroidisseur SR, en passant préalablement dans le réservoir de déshydratation DS et éventuellement si nécessaire d'abord dans le condenseur 10 de façade El. Le sous-refroidisseur refroidit le fluide frigorigène avec l'air extérieur et le fluide est ensuite dirigé vers la vanne V36, puis le deuxième détendeur DT2. Le fluide est alors dépressurisé et entre dans l'échangeur d'équipement EQ1 par la première voie Vl. Le fluide 15 frigorigène, alors sous forme de liquide dépressurisé, s'évapore, prélevant ainsi de l'énergie thermique dans le corps du stockeur, et sort par la deuxième voie V2. Ensuite, le fluide frigorigène est dirigé par la vanne V42 en amont du compresseur pour être de nouveau pressurisé et chauffé.FIG. 4B shows the heat pump and the refrigerant circulation during the heat energy transfer step 12, the valves V36, V42 are open while the valve V43 is closed. The valve V42 allows the circulation of the fluid of the second channel V2 of the equipment exchanger 20 EQ1 to the duct upstream of the compressor CP. The V36 valve allows refrigerant flow to the first channel of the EQ1 equipment heat exchanger. This configuration of the valves V42, V43, V36 makes it possible to direct the refrigerant, then cooled and in the liquid phase, coming from the subcooler SR or from the front exchanger E1, into the equipment exchanger EQ1, as input by the first channel V1 via the second expansion valve DT2 and output by the second channel V2. The refrigerant continues the circulation in the duct upstream of the compressor CP and is then directed into the compressor CP. Figure 5 shows an advantageous mode of operation of the heat pump and the complete circulation of the refrigerant. Thanks to the invention, if the outside temperature is less than 25 degrees, this operating mode allows the heating of the air of the passenger compartment of the vehicle from thermal energy previously stored in the body of the electric storage BAT. For example, advantageously the control of the temperature control of the electric storage BAT is programmed to control the temperature of the storage BAT at a temperature of substantially 40 degrees. Then, when a cockpit heating request is activated, the control of the temperature control of the storage tank BAT is programmed to cool the electric storage unit BAT and to transfer the thermal energy previously stored in the body of the electric storage unit BAT. towards the cockpit. The electrical storage bank BAT may be cooled down to a minimum temperature limit, substantially equivalent to the lower temperature limit of the nominal operation of the electrical storage. Specifically, valves V42, V43, V36 are configured to transfer thermal energy from the body of the BAT storer to the passenger compartment as previously described in FIG. 4B. We will begin the description of the cooling loop by the compressor CP. The compressor CP pressurizes and heats the two-phase gaseous refrigerant 25 from the equipment exchanger EQ1, acting as an evaporator. The valve V34 then directs the fluid to the second channel of the internal condenser CI, the refrigerant inlet channel. A heat exchange takes place between the refrigerant and the heat transfer fluid of the second circulation circuit, corresponding to the cooling circuit of the heat engine, via the internal condenser CI. The pump PP, then active, operates the circulation of the heat transfer fluid to direct the heat transfer fluid heated by the internal condenser CI to the heater AE. The heater then works to heat the air in the passenger compartment. Once the heat transfer fluid has cooled, it returns directly into the internal condenser, or indirectly via the radiator of the heat engine. The cooled refrigerant flows out of the internal condenser IC by the first channel, the outlet channel, and the valve V33 then directs it to the subcooler SR, by first passing into the dewatering tank DS and possibly, if necessary, first into the El condenser 10. The subcooler cools the refrigerant with the outside air and the fluid is then directed to the valve V36, then the second expander DT2. The fluid is then depressurized and enters the equipment heat exchanger EQ1 by the first pathway V1. The refrigerant fluid, then in the form of a depressurized liquid, evaporates, thus taking heat energy from the body of the storer. and goes out by the second way V2. Then, the refrigerant is directed by the valve V42 upstream of the compressor to be pressurized again and heated.
20 Par ailleurs, lors du refroidissement du stockeur électrique BAT, le fluide frigorigène issu du sous-refroidisseur peut être dirigé en partie vers le deuxième détendeur DT2 et en partie vers le troisième détendeur DT3. Les vannes V36, V35 commandant le débit de fluide frigorigène 25 vers le deuxième et troisième détendeur DT2, DT3 respectivement. Dans un mode avantageux, le climatiseur fonctionne en même temps que l'aérotherme AE pour le désembuage de l'habitacle. Dans une variante de la pompe à chaleur, l'échangeur 30 d'équipement EQ1 est connecté dans le premier circuit de circulation CC1 en sortie du condenseur interne CI. Plus précisément, en mode de chauffage du stockeur électrique BAT, en sortie du compresseur CP, le fluide frigorigène est tout 3025139 22 d'abord dirigé vers le condenseur interne CI, réduisant la température du fluide frigorigène, puis vers l'échangeur d'équipement EQ1. Cette variante présente l'avantage de réduire la température du fluide, pouvant être à 90 degrés en 5 sortie du compresseur, avant qu'il ne circule dans l'échangeur d'équipement EQ1. En effet, il est préférable que le fluide frigorigène circulant à proximité du stockeur électrique ne dépasse pas sensiblement les températures limites de fonctionnement du stockeur électrique BAT.Furthermore, during the cooling of the electrical storage BAT, the refrigerant from the subcooler can be directed in part to the second expander DT2 and partly to the third expander DT3. Valves V36, V35 controlling the flow of refrigerant 25 to the second and third expander DT2, DT3 respectively. In an advantageous mode, the air conditioner operates at the same time as the heater AE for demisting the passenger compartment. In a variant of the heat pump, the equipment heat exchanger EQ1 is connected in the first circulation circuit CC1 at the outlet of the internal condenser CI. More specifically, in the heating mode of the electric storage BAT, at the output of the compressor CP, the refrigerant is first directed to the internal condenser CI, reducing the temperature of the refrigerant, then to the equipment exchanger EQ1. This variant has the advantage of reducing the temperature of the fluid, which may be 90 degrees at the outlet of the compressor, before it circulates in the equipment exchanger EQ1. Indeed, it is preferable that the refrigerant flowing in the vicinity of the electrical storage unit does not substantially exceed the operating limit temperatures of the electrical storage BAT.
10 Dans une autre variante, l'échangeur d'équipement EQ1 est connecté en parallèle hydraulique du sous-refroidisseur SR. On notera que le véhicule automobile comprend des moyens de supervision de la pompe à chaleur pour la mise en 15 oeuvre du procédé de chauffage de l'habitacle. Par exemple, un calculateur de supervision peut commander les vannes hydrauliques V31, V32, V33, V34, V35, V36, V42, V43 le compresseur CP, les détendeurs DT1, DT2, DT3, la pompe PP, l'aérotherme AE et la demande de mise en route du 20 ventilateur de face avant du véhicule pour piloter la circulation du fluide frigorigène et opérer le stockage et le transfert d'énergie thermique. Par exemple, un programme informatique détermine les commandes en fonction de conditions de températures de 25 fonctionnement du stockeur électrique BAT, de mesures de températures issues de capteurs adaptés et de requêtes de commande spécifiques, par exemple une commande de pré-conditionnement de l'habitacle. Les mesures de températures peuvent être prélevées dans le corps du stockeur, sur les 30 évaporateurs et de l'air extérieur. Le programme informatique est mémorisé dans des mémoires associées au calculateur de 3025139 23 supervision du véhicule ou à un calculateur spécifique à la commande de la pompe à chaleur. L'invention s'applique aux véhicules électriques, hybrides électriques, véhicules hybrides électriques dits 5 « plug-in » en anglais, et véhicules électriques avec assistance d'autonomie au moyen d'un moteur thermique auxiliaire.In another variant, the equipment exchanger EQ1 is hydraulically parallel connected to the SR subcooler. It will be noted that the motor vehicle comprises means of supervision of the heat pump for the implementation of the heating method of the passenger compartment. For example, a supervision computer can control the hydraulic valves V31, V32, V33, V34, V35, V36, V42, V43 the compressor CP, the regulators DT1, DT2, DT3, the pump PP, the heater AE and the request starting the front fan of the vehicle to control the circulation of the refrigerant and operate the storage and transfer of thermal energy. For example, a computer program determines commands as a function of operating temperature conditions of the BAT electrical storage, temperature measurements from suitable sensors and specific control requests, for example a pre-conditioning control of the passenger compartment. . The temperature measurements can be taken from the body of the storer, from the evaporators and from outside air. The computer program is stored in memories associated with the vehicle supervision computer or with a computer specific to the control of the heat pump. The invention applies to electric vehicles, electric hybrids, plug-in electric hybrid vehicles, and electric vehicles with autonomous assistance by means of an auxiliary heat engine.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20160304 |
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Effective date: 20180312 |
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Owner name: PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA, FR Effective date: 20180312 |
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Year of fee payment: 9 |
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Year of fee payment: 10 |
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| CD | Change of name or company name |
Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |