FR3071048B1 - Procede de demarrage d'un circuit de fluide refrigerant comprenant une pompe liquide - Google Patents

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Abstract

Procédé de démarrage d'un circuit de fluide réfrigérant (100, 200, 300), comprenant au moins : - un premier sous-circuit (120, 220, 320) dans lequel est agencé au moins un compresseur (122, 222, 322), un premier échangeur de chaleur (124, 224, 324) et un premier organe de détente (126, 226, 326), - un deuxième sous-circuit (140, 240, 340) dans lequel est agencé au moins un deuxième organe de détente (142, 242, 342), un deuxième échangeur de chaleur (144, 244, 344) associé à une chaine de traction du véhicule et une pompe (146, 246, 346), - un troisième échangeur de chaleur (162, 262, 362) commun au premier sous-circuit (120, 220, 320) et au deuxième sous-circuit (140, 240, 340), le procédé de démarrage comprenant au moins une étape initiale d'arrêt de la pompe (146, 246, 346) et du compresseur (122, 222, 322), et une étape de mise en route du compresseur (122, 222, 322) pendant une durée inférieure à 2 minutes. Application aux véhicules automobiles.

Description

PROCEDE DE DEMARRAGE D’UN CIRCUIT DE FLUIDE REFRIGERANTCOMPRENANT UNE POMPE LIQUIDE
Le domaine de la présente invention est celui des circuits de fluide réfrigérant pour uneinstallation de refroidissement d’un moteur ou d’une chaîne de traction d’un véhicule à propulsionau moins en partie électrique.
Un véhicule automobile est couramment équipé d’un système thermodynamique permettantde refroidir son moteur et de modifier les conditions aérauliques à l’intérieur de son habitacle. Cesystème thermodynamique fonctionne par le biais de deux circuits, l’un où circule un fluideréfrigérant, l’autre où circule un liquide caloporteur. Dans chacun des circuits, on a un ouplusieurs échangeurs de chaleur, amenés à transférer des calories entre de l’air induit et les fluidescirculant au sein des circuits. Le circuit de fluide réfrigérant permet de modifier la température del’air à l’intérieur de son habitacle, le circuit de liquide caloporteur ayant pour objectif de réduirela température du moteur. Ces circuits sont soit indépendants, soit connectés l’un à l’autre par unéchangeur de chaleur commun. La plupart des éléments du système thermodynamique sontinstallés dans le compartiment moteur du véhicule.
Quelle que soit la configuration retenue, l’efficacité du système est limitée par la quantitéd’air pouvant circuler au travers des différents échangeurs de chaleur constitutifs du système. Enraison du nombre d’échangeurs thermiques compris dans chaque circuit, l’air peut difficilementcirculer, ce qui induit des pertes de charge et réduit l’efficacité de l’ensemble.
Une façon d’améliorer l’efficacité du système est de faciliter le passage de l’air au sein dechaque élément. Une façon de parvenir à ce but est de concevoir une nouvelle architecture decircuit de fluide réfrigérant permettant de supprimer le circuit de liquide caloporteur. Cependant,cette nouvelle architecture ne permet pas en l’état de remplir de façon satisfaisante l’objectif visé.En effet, pour fonctionner, une pompe du circuit de fluide réfrigérant doit être alimentée par lefluide réfrigérant à l’état liquide. Le fluide réfrigérant comprenant une portion trop importante degaz en son sein provoque de la cavitation en circulant au sein de la pompe, ce qui useprématurément la pompe. Cette usure prématurée provoque des pannes et donc un entretien plusfréquent. L’invention s’inscrit dans ce contexte en visant à assurer l’intégrité de la pompe, ce qui estimpératif pour la viabilité d’un système reposant sur la suppression du circuit de fluidecaloporteur. Cette suppression permet de réduire le nombre d’éléments installés dans lecompartiment moteur, améliorant le rendement du circuit de fluide réfrigérant et ainsi, lerendement de l’installation entière.
Un objet de la présente invention est un procédé de démarrage d’un circuit de fluideréfrigérant, comprenant au moins un premier sous-circuit dans lequel est agencé au moins uncompresseur, un premier échangeur de chaleur et un premier organe de détente, un deuxièmesous-circuit dans lequel est agencé au moins un deuxième organe de détente, un deuxièmeéchangeur de chaleur associé à une chaîne de traction du véhicule et une pompe, et un troisièmeéchangeur de chaleur commun au premier sous-circuit et au deuxième sous-circuit, le procédé dedémarrage comprenant au moins une étape initiale d’arrêt de la pompe et du compresseur, et uneétape de mise en route du compresseur pendant une durée inférieure à 2 minutes.
Dans un circuit de fluide réfrigérant démarré selon le procédé de l’invention, la pompe estassurée d’être alimenté par du fluide réfrigérant strictement à l’état liquide, limitant voiresupprimant les risques d’usure et de casse par cavitation. De plus, le circuit de fluide réfrigérantainsi agencé permet de se passer du circuit de liquide caloporteur, et ainsi limiter le nombred’éléments. La limitation du nombre d’éléments permet de simplifier la conception et l’intégrationdu circuit de fluide réfrigérant au sein du véhicule, tout en limitant son poids. Par conséquence,l’air peut circuler plus aisément au sein du compartiment moteur, les pertes de charge sontdrastiquement réduites sans affecter l’efficacité et le rendement du système.
Le procédé de démarrage du circuit de fluide réfrigérant selon l’invention comprendavantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques suivantes prises seules ou encombinaison : le procédé comprend une étape additionnelle de diminution du débit d’un flux d’airtraversant le troisième échangeur de chaleur, la diminution du débit du flux d’air est opérée par l’arrêt d’un groupe moto-ventilateurdu troisième échangeur de chaleur et/ou par la fermeture d’au moins un volet agencéen regard du troisième échangeur de chaleur, l’étape additionnelle de diminution du débit du flux d’air et l’étape de mise en route ducompresseur sont simultanées, le procédé comprend une étape additionnelle d’activation de la pompe, l’étape additionnelle d’activation de la pompe prend place après la fin de l’étape de miseen route du compresseur, le procédé comprend une étape additionnelle d’activation du groupe moto-ventilateurdu troisième échangeur de chaleur et/ou d’ouverture du volet agencé en regard dutroisième échangeur de chaleur, l’étape additionnelle d’activation de la pompe et l’étape additionnelle d’activation dugroupe moto-ventilateur du troisième échangeur de chaleur et/ou d’ouverture du voletagencé en regard du troisième échangeur de chaleur sont simultanées. L’invention a également trait à un circuit de fluide réfrigérant pour véhicule à propulsion aumoins en partie électrique, comprenant au moins un premier sous-circuit dans lequel est agencéau moins un compresseur, un premier échangeur de chaleur et un organe de détente, undeuxième sous-circuit dans lequel est agencé au moins un deuxième échangeur de chaleur et unepompe, et un troisième échangeur de chaleur commun au premier sous-circuit et au deuxièmesous-circuit. Le deuxième échangeur de chaleur est associé à une chaîne de traction du véhicule, etle compresseur est configuré pour être mis en route au démarrage pendant une durée inférieure à2 minutes.
On peut noter que l’association du deuxième échangeur à une chaîne de traction du véhiculepermet un échange de calories entre le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième sous-circuit etun élément de la chaîne de traction du véhicule, cet échange se faisant directement, ou par lebiais d’un fluide amené à circuler dans ou autour de l’élément de la chaîne de traction duvéhicule, ce fluide pouvant notamment être de l’air, de l’eau ou de l’huile.
Conformément à ce qui a pu être précisé précédemment, la valeur seuil donnée pour le tempsde fonctionnement du compresseur au démarrage permet d’assurer une alimentation de la pompeen fluide réfrigérant strictement à l’état liquide.
Le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention comprend avantageusement l’unequelconque au moins des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
La pompe est agencée pour admettre le fluide réfrigérant à l’état liquide ouessentiellement liquide. Essentiellement liquide signifie que la pompe est agencée pouradmettre le fluide réfrigérant comprenant une fraction gazeuse inférieure à 5% envolume du fluide réfrigérant.
La pompe est agencée en amont du deuxième échangeur de chaleur, selon le sens decirculation du fluide réfrigérant. En d’autres termes, le fluide réfrigérant en sortie depompe circule dans le deuxième échangeur de chaleur. Alternativement ouadditionnellement, le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur nepeut circuler dans la pompe.
La pompe est du type d’une pompe hydraulique. Plus particulièrement, la pompe estchoisie parmi une pompe à engrenages, une pompe à palettes, une pompe à piston etune pompe centrifuge.
Le troisième échangeur de chaleur est configuré pour réchauffer le flux d’air letraversant. Le troisième échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de refroidirle fluide réfrigérant présent dans le troisième échangeur de chaleur. Le troisièmeéchangeur de chaleur est ainsi utilisé comme condenseur. Dans une variante del’invention, le troisième échangeur de chaleur est agencé pour fonctionner selon la description précédente, comme condenseur, ou comme évaporateur, c’est-à-dire qu’il estconfiguré pour refroidir le flux d’air le traversant. Le troisième échangeur de chaleur aainsi pour effet additionnel de chauffer le fluide présent dans le troisième échangeur dechaleur.
Le premier échangeur de chaleur est configuré pour refroidir le flux d’air le traversant.Le premier échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de chauffer le fluideprésent dans le premier échangeur de chaleur. Le premier échangeur de chaleur estainsi utilisé comme évaporateur. Le premier échangeur de chaleur peut être parexemple un échangeur à tubes, un échangeur à spirales ou un échangeur à plaques.
Le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour refroidir le flux d’air letraversant. Le deuxième échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de chaufferle fluide présent dans le deuxième échangeur de chaleur. Le deuxième échangeur dechaleur est ainsi utilisé comme bouilleur. Le deuxième échangeur de chaleur peut êtrepar exemple un échangeur à tubes, un échangeur à spirales ou un échangeur à plaques.
Le circuit comprend un troisième sous-circuit indépendant du premier sous-circuit etdu deuxième sous-circuit, le troisième sous-circuit comprenant un quatrième échangeurde chaleur. Le quatrième échangeur de chaleur est configuré pour réchauffer le fluxd’air le traversant. Le quatrième échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel derefroidir le fluide réfrigérant présent dans le quatrième échangeur de chaleur. Lequatrième échangeur de chaleur est ainsi utilisé comme condenseur interne c’est-à-direqu’il est agencé de manière à réchauffer un flux d’air destiné à être envoyé dansl’habitacle du véhicule, selon les besoins des utilisateurs du véhicule et l’état defonctionnement du véhicule.
Le circuit comprend au moins un organe de détente.
Le premier sous-circuit comprend un accumulateur, dit « bouteille asséchante », agencépour retenir une fraction du fluide réfrigérant à l’état liquide, pour empêcher ladétérioration du compresseur par du fluide à l’état liquide, et agencé pour retenir lesmolécules d’eau éventuellement présentes dans le circuit de fluide réfrigérant.
Le compresseur est un compresseur électrique. Un compresseur électrique comprendun moteur électrique entraînant un dispositif de compression. Dans une variante del’invention, le moteur électrique et le dispositif de compression sont agencés dans unboîtier commun.
Au moins un organe de détente est piloté, par exemple électroniquement, pour fairepasser le fluide réfrigérant d’une première pression à une deuxième pression plus basseque la première pression. L’invention a également trait à un véhicule équipé du circuit de fluide réfrigérant tel quedécrit précédemment. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à lalecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels la figure 1 est une illustration schématique d’un circuit de fluide réfrigérant selon unpremier mode de réalisation de l’invention, la figure 2 est une illustration schématique d’un circuit de fluide réfrigérant selon undeuxième mode de réalisation de l’invention, la figure 3 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon ledeuxième mode de réalisation de l’invention, dans un premier mode de fonctionnement,la figure 4 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon ledeuxième mode de réalisation de l’invention, dans un deuxième mode defonctionnement, la figure 5 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon ledeuxième mode de réalisation de l’invention, dans un troisième mode defonctionnement, la figure 6 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon ledeuxième mode de réalisation de l’invention, dans un quatrième mode defonctionnement, la figure 7 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon ledeuxième mode de réalisation de l’invention, dans un cinquième mode defonctionnement, la figure 8 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, dans un sixième mode de fonctionnement, la figure 9 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, dans un septième mode defonctionnement, la figure 10 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon ledeuxième mode de réalisation de l’invention, dans un huitième mode defonctionnement, la figure 11 est une illustration schématique d’un circuit de fluide réfrigérant selon untroisième mode de réalisation de l’invention, la figure 12 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon letroisième mode de réalisation de l’invention, dans un premier mode de fonctionnement, la figure 13 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon letroisième mode de réalisation de l’invention, dans un deuxième mode defonctionnement, la figure 14 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon letroisième mode de réalisation de l’invention, dans un troisième mode defonctionnement, la figure 15 est une illustration schématique d’un circuit de fluide réfrigérant selon unquatrième mode de réalisation de l’invention, la figure 16 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon lequatrième mode de réalisation de l’invention, dans un premier mode defonctionnement, la figure 17 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon lequatrième mode de réalisation de l’invention, dans un deuxième mode defonctionnement, la figure 18 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon lequatrième mode de réalisation de l’invention, dans un troisième mode defonctionnement, la figure 19 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon lequatrième mode de réalisation de l’invention, dans un quatrième mode defonctionnement. 11 faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pourmettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définirl’invention, le cas échéant.
Dans la suite de la description, les termes amont et aval sont utilisés pour décrire ladisposition d’un composant par rapport à la direction de circulation d’un fluide considéré. Demême, l’agencement des éléments constitutifs d’un circuit d’un fluide est donné par rapport ausens de circulation de ce fluide dans le circuit.
Un élément décrit ci-après comme étant situé entre deux autres éléments ne signifie pasque l’élément est physiquement entre les deux autres, mais que le fluide passe d’abord par l’undes deux éléments, avant de passer par l’élément considéré.
Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, commepar exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et secondparamètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simpleindexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches maisnon identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir ducadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le tempspar exemple pour apprécier tel ou tel critère.
Plusieurs architectures de circuit de fluide réfrigérant sont possibles. Quatre modes deréalisation du circuit de fluide réfrigérant selon l’invention sont illustrés par les figures 1, 2, 11 et15· Ces exemples ne sont en aucun cas limitatifs, d’autres modes de réalisation pouvant êtreenvisagés dans l’esprit de l’invention.
En se référant tout d’abord à la figure 1, on voit un premier exemple d’agencement ducircuit 100 de fluide réfrigérant. Ce circuit de fluide réfrigérant est composé d’un premier souscircuit 120, d’un deuxième sous-circuit 140 et d’une partie commune 160 au premier sous-circuit120 et au deuxième sous-circuit 140.
Le premier sous-circuit 120 comprend un compresseur 122, un premier échangeur dechaleur 124 et un premier organe de détente 126. Le fluide réfrigérant circule au sein du premiersous-circuit 120 de manière à traverser successivement le premier organe de détente 126, lepremier échangeur de chaleur 124 puis le compresseur 122.
Le premier échangeur de chaleur 124 est un échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérantqui le parcourt et un flux d’air. Le premier échangeur de chaleur 124 est utilisé commeévaporateur, c’est-à-dire qu’il réchauffe le fluide réfrigérant tout en refroidissant et asséchant leflux d’air. Le fluide réfrigérant qui circule au sein du premier sous-circuit 120, à sa sortie dupremier échangeur de chaleur 124 et avant de passer dans le compresseur 122, est sous formegazeuse.
Le premier sous-circuit 120 comprend en outre une vanne 128, agencée pour autoriser ouinterdire la circulation du fluide réfrigérant au sein du premier sous-circuit 120. La vanne 128 estdisposée en amont du premier organe de détente 126, entre le premier organe de détente 126 et lapartie commune 160. Cette vanne 128 est pilotée électroniquement, par exemple par une unité decommande centrale du véhicule. Le premier sous-circuit 120 comprend également un premierclapet anti-retour 130 agencé en amont du compresseur 122, entre le compresseur 122 et lepremier échangeur de chaleur 124·
Le premier clapet anti-retour 130 est agencé pour ne permettre l’écoulement du fluideréfrigérant que dans un seul sens, empêchant ainsi le fluide réfrigérant de refluer sous l’effet desvariations de pression à l’intérieur du circuit. Le premier clapet anti-retour 130 est choisi parmiles types usuels de clapets anti-retour. Les autres clapets anti-retour décrits ci-dessous ont lamême fonction, et peuvent être du même type que le premier clapet anti-retour 130 ou d’un typedifférent.
Le deuxième sous-circuit 140 comprend un deuxième organe de détente 142, un deuxièmeéchangeur de chaleur 144 et une pompe 146.
Le deuxième échangeur de chaleur 144 est un échangeur de chaleur entre le fluideréfrigérant qui le parcourt et un flux d’air. Le deuxième échangeur de chaleur 144 est associé à aumoins un élément du moteur électrique du véhicule. Un tel élément du moteur électrique est unélément d’une chaîne de traction électrique du véhicule, par exemple le moteur électrique depropulsion du véhicule et/ou les composants de puissance alimentant ledit moteur et appelés parexemple module d’électronique de puissance ou bien une ou plusieurs batteries du véhicule.
Le deuxième échangeur de chaleur 144 est utilisé comme refroidisseur de l’élément dumoteur électrique, c’est-à-dire qu’il réchauffe le fluide réfrigérant tout en refroidissant le flux d’airamené à circuler par la suite autour ou dans cet élément du moteur électrique, abaissant parconséquent sa température. Au cours de son passage dans le deuxième échangeur de chaleur 144>le fluide réfrigérant s’évapore. Le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur144 est totalement gazeux.
La pompe 146 est un dispositif agencé pour aspirer le fluide réfrigérant circulant dans lapartie commune 160 et le refouler dans le deuxième sous-circuit 140·
La pompe 146 est notamment différente du compresseur 122 en ce qu’elle est agencée pourfonctionner à volume constant, là où le compresseur 122 comprime le fluide circulant en son seinet réduit le volume que ce fluide occupe.
Une autre différence notable entre la pompe 146 et le compresseur 122 est que la pompe146 est agencée pour admettre et traiter un fluide à l’état liquide ou essentiellement liquide, c’est-à-dire un fluide comprenant une portion gazeuse de moins de 5% du volume total du fluide. Uneportion gazeuse plus importante augmente les risques de cavitation du fluide lors de son passagedans la pompe 146, cette cavitation entraînant une usure prématurée de la pompe 146 et, à terme,le dysfonctionnement de la pompe 146. Par comparaison, le compresseur 122 est agencé pouradmettre et traiter un fluide à l’état gazeux ou essentiellement gazeux, c’est-à-dire un fluidecomprenant une portion liquide de moins de 5% du volume total du fluide. Une portion liquideplus importante augmente les risques de casse du compresseur 122, un fluide à l’état liquide étantimpossible à compresser pour l’architecture du compresseur 122 utilisé.
La pompe 146 est du type d’une pompe hydraulique, et notamment une pompe àengrenages, une pompe à palettes, une pompe à piston ou une pompe centrifuge. On comprendracependant que l’invention n’est pas limitée par le type de pompe choisi, une autre pompe pouvantêtre utilisée sans affecter la réalisation de l’invention.
Le deuxième sous-circuit 140 comprend également un deuxième clapet anti-retour 148agencé en aval du deuxième organe de détente 142, entre le deuxième organe de détente 142 et lapartie commune 160.
La partie commune 160 au premier sous-circuit 120 et au deuxième sous-circuit 140comprend un troisième échangeur de chaleur 162. Ce troisième échangeur de chaleur 162 est unéchangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant qui le parcourt et un flux d’air. Le troisièmeéchangeur de chaleur 162 est utilisé comme condenseur, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant qui ycircule va transférer des calories au flux d’air, permettant de dégager de la chaleur du fluideréfrigérant en la transférant au flux d’air canalisé dans ce condenseur.
Les différents éléments et sous-circuits sont reliés les uns aux autres par des tubulures 102. D’autre part, le véhicule automobile comprend au moins un groupe moto-ventilateur 104et/ou au moins un volet 106. Le groupe moto-ventilateur 104 et le volet 106 sont agencés enregard du troisième échangeur de chaleur 162, dans un compartiment moteur du véhicule. Legroupe moto-ventilateur 104 et le volet 106 ne font pas partie du circuit de fluide réfrigérant 100dans le sens où ils ne sont pas parcourus par le fluide réfrigérant.
Le groupe moto-ventilateur 104 est agencé en regard du troisième échangeur de chaleur162, soit en amont dans le cas d’un groupe moto-ventilateur de type soufflant, soit en aval dans lecas d’un groupe moto-ventilateur aspirant, par rapport au sens de circulation du flux d’airtraversant le troisième échangeur de chaleur 162. Dans le cas exposé ici, le groupe moto-ventilateur 104 est agencé en aval du troisième échangeur de chaleur 162. Le groupe moto-ventilateur 104 est agencé pour augmenter le débit du flux d’air traversant le troisième échangeurde chaleur 162.
Le volet 106 est agencé en regard du troisième échangeur de chaleur 162, en amont dutroisième échangeur de chaleur 162 par rapport au sens de circulation du flux d’air traversant letroisième échangeur de chaleur 162. Le volet 106 est agencé pour contrôler le débit du flux d’airtraversant le troisième échangeur de chaleur 162. En position fermé, le volet 106 bloque lacirculation du flux d’air. En position ouvert, le volet 106 autorise la circulation du flux d’air, etdose le débit du flux d’air traversant le troisième échangeur de chaleur 162.
Le troisième échangeur de chaleur 162, ainsi associé à un au moins un volet 106 derégulation d’arrivée d’air et à une groupe moto-ventilateur 104, est plus particulièrement destiné àêtre disposé en face avant du véhicule automobile.
Dans ce premier exemple, le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant100 emprunte la partie commune 160, puis circule dans le premier sous-circuit 120 et/ou le deuxième sous-circuit 140·
Au cours de sa circulation au sein des différentes parties du circuit 100, le fluide réfrigérantchange d’état, passant de l’état liquide à l’état gazeux et inversement. Plus particulièrement, lefluide réfrigérant circule dans la partie commune 160 en amont du troisième échangeur dechaleur 162 sous forme gazeuse. Au cours de son passage dans le troisième échangeur de chaleur162, le fluide réfrigérant est liquéfié, et circule ensuite dans le reste de la partie commune 160sous forme liquide, avant d’être dirigé dans le premier sous-circuit 120 et/ou le deuxième sous-circuit 140.
Dans le premier sous-circuit 120, le fluide réfrigérant circule sous forme liquide avant sonpassage par le premier organe de détente 126. Le fluide réfrigérant détendu par le premier organede détente 126 voit sa pression diminuer, et reste à l’état liquide avant de circuler dans le premieréchangeur de chaleur 124· Au cours de son passage au sein du premier échangeur de chaleur 124,le fluide réfrigérant passe à l’état gazeux. Le fluide réfrigérant est ensuite compressé par lecompresseur 122 et envoyé vers la partie commune 160.
Dans le deuxième sous-circuit 140, le fluide réfrigérant circule dans la pompe 146 pour êtreenvoyé dans le deuxième échangeur de chaleur 144· Le transfert de chaleur subi au sein dudeuxième échangeur de chaleur 144 amène le fluide réfrigérant dans un état gazeux en sortie dudeuxième échangeur de chaleur 144· Le fluide réfrigérant dans cet état gazeux est ensuite envoyévers la partie commune 160.
Le procédé de démarrage selon l’invention appliqué au premier mode de réalisation ducircuit de fluide réfrigérant 100 est détaillé ci-dessous.
Au démarrage du véhicule, le système est à l’arrêt. Plus particulièrement, la pompe 146 et lecompresseur 122 sont à l’arrêt, le fluide réfrigérant ne circulant pas. Une fois le véhicule démarré,le compresseur 122 est mis en marche tandis que la pompe 146 reste inerte. L’activation ducompresseur 122 fait circuler le fluide réfrigérant dans le premier sous-circuit 120 et dans la partiecommune 160, la pompe 146 en arrêt interdisant la circulation du fluide dans le deuxième sous-circuit 140. Cette étape de mise en marche du compresseur 122 dure moins de deux minutes.Simultanément à l’étape de mise en marche du compresseur 122, le groupe moto-ventilateur 104est arrêté, tandis que le volet 106 est fermé, ce qui diminue drastiquement voire bloquel’écoulement du flux d’air dans le troisième échangeur de chaleur 162 et donc l’échange de chaleurau niveau de la partie commune 160. Conjointement, l’activation du compresseur 122, l’arrêt dugroupe moto-ventilateur 104 et la fermeture du volet 106 amène le fluide réfrigérant traversant letroisième échangeur de chaleur 162 à être sous-refroidi, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant esttotalement liquide, sans fraction gazeuse.
Une fois l’étape de mise en marche du compresseur 122 terminée, la pompe 146 est activée,faisant passer le fluide réfrigérant à travers le deuxième sous-circuit 140· Le fluide réfrigérantétant à l’état liquide sous-refroidi en sortie du troisième échangeur de chaleur, directement enamont de la pompe 146, les risques de cavitation du fluide au sein de la pompe 146 sont limitésvoire supprimés. Additionnellement, le groupe moto-ventilateur 104 est activé et le volet 106 estouvert, permettant la circulation ou l’augmentation du débit du flux d’air au sein du troisièmeéchangeur de chaleur 162.
Ainsi démarré, le circuit de fluide réfrigérant 100 est protégé contre les risques de cavitationpouvant nuire à l’intégrité de sa pompe 146.
Sur la figure 2, on peut voir un deuxième mode de réalisation du circuit de fluideréfrigérant selon l’invention, dit deuxième circuit 200.
Le deuxième circuit 200 de fluide réfrigérant selon cet exemple comprend un premier sous-circuit 220, un deuxième sous-circuit 240 et une partie commune 260. Ces différents composantscomprennent les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant exposé à la figure 1, certainséléments additionnels venant s’y ajouter.
Sauf mention contraire, un élément décrit dans les exemples suivants est identique dans safonction à l’élément portant le même nom et décrit dans le premier exemple.
Notamment, le premier sous-circuit 220 comprend un compresseur 222, un premieréchangeur de chaleur 224, un premier organe de détente 226, une première vanne 228 et unpremier clapet anti-retour 230.
Le premier sous-circuit 220 comprend en outre un accumulateur 232, dit « bouteilleasséchante », agencé pour retenir une fraction du fluide réfrigérant à l’état liquide, pour empêcherla détérioration du compresseur 222 par du fluide à l’état liquide, et agencé pour retenir lesmolécules d’eau éventuellement présentes dans le circuit de fluide réfrigérant. L’accumulateur 232est également agencé pour remplir le rôle de réserve de fluide réfrigérant pour le circuit de fluideréfrigérant. Cette réserve est prévue pour gérer la masse circulante de fluide réfrigérant au seindu circuit de fluide réfrigérant. Ainsi, lorsque la charge du système de traitement thermique estpeu importante, la masse de fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant estfaible, l’accumulateur 232 est configuré pour stocker l’excédent de fluide réfrigérant. La réserve defluide réfrigérant permet aussi de pallier aux fuites éventuelles que peut connaître le système.
Dans le sens de circulation du fluide au sein de ce premier sous-circuit 220, le premierorgane de détente 226 est agencé en amont du premier échangeur de chaleur 224· L’accumulateur232 est agencé en aval du premier échangeur de chaleur 224 et en amont du compresseur 222. Le premier clapet anti-retour 230 est agencé en aval du compresseur 222. La vanne 228 est agencéeen aval du premier clapet anti-retour 230.
Le premier sous-circuit 220 comprend également une portion de contournement 234· Laportion de contournement relie une partie du premier sous-circuit 220, entre le premieréchangeur de chaleur 224 et l’accumulateur 232, à une autre partie du premier sous-circuit 220,en aval de la première vanne 228. La portion de contournement 234 comprend une deuxièmevanne 236 agencée pour autoriser ou interdire le passage du fluide réfrigérant par la portion decontournement 234·
Le deuxième sous-circuit 240 comprend un deuxième échangeur de chaleur 244, undeuxième organe de détente 242, une pompe 246 et un deuxième clapet anti-retour 248. Dans lesens de circulation du fluide au sein de ce deuxième sous-circuit 240, le deuxième clapet anti-retour 248 est disposé en amont de la pompe 246. Le deuxième échangeur de chaleur 244 estagencé en aval de la pompe 246. Le deuxième organe de détente 242 est agencé en aval dudeuxième échangeur de chaleur 244·
Conformément à ce qui a précédé, le deuxième échangeur de chaleur 244 est associé à unélément d’une chaîne de traction électrique du véhicule, par exemple le moteur électrique depropulsion du véhicule et/ou les composants de puissance alimentant ledit moteur et appelés parexemple module d’électronique de puissance ou bien une ou plusieurs batteries du véhicule.
La partie commune 260 comprend un troisième échangeur de chaleur 262. Commeprécédemment, le troisième échangeur de chaleur 262 est ici utilisé comme condenseur, c’est-à-dire qu’il refroidit le fluide réfrigérant par transfert de chaleur vers un flux d’air canalisé à traversle troisième échangeur de chaleur 262. Conformément à ce qui a précédé, le troisième échangeurde chaleur est associé à un au moins un volet 106 de régulation d’arrivée d’air et à une groupemoto-ventilateur 104·
Le deuxième circuit 200 se distingue du premier circuit 100 précédemment décritnotamment en ce qu’il comprend un troisième sous-circuit 280. Le troisième sous-circuit 280comprend un quatrième échangeur de chaleur 282, un troisième organe de détente 284 et unquatrième organe de détente 286. Le troisième organe de détente 284 est agencé en aval duquatrième échangeur de chaleur 282. Le quatrième organe de détente 286 est agencé en aval duquatrième échangeur de chaleur 282. Le troisième organe de détente 284 et le quatrième organede détente 286 sont chacun agencés sur une branche indépendante du troisième sous-circuit 280.Plus particulièrement, le troisième organe de détente 284 est disposée sur une première branche288 du troisième sous-circuit 280, le quatrième organe de détente 286 étant disposé sur unedeuxième branche 290 du troisième sous-circuit 280. La première branche 288 débouche sur le premier sous-circuit 220, en amont du premier organe de détente 226, la deuxième branche 290débouchant sur le deuxième sous-circuit 240, entre la pompe 246 et le deuxième échangeur dechaleur 244· Le troisième sous-circuit 280 est d’autre part connecté avec le premier sous-circuit220, entre le premier clapet anti-retour 230 et la première vanne 228.
Le troisième organe de détente 284 et le quatrième organe de détente 286 sont agencéspour autoriser ou non le passage du fluide réfrigérant par le troisième sous-circuit 280.
Le troisième sous-circuit 280 et les éléments qu’il comprend sont agencés pour permettred’augmenter les performances thermiques de la boucle, notamment par l’action du quatrièmeéchangeur de chaleur 282 qui consiste en un échangeur thermique interne, visant à permettre unéchange entre deux fluides basse et haute pression, parmi lesquels le fluide réfrigérant parcourantle troisième sous-circuit 280.
Huit différents modes de fonctionnement, basés sur le deuxième mode de réalisation del’invention, sont illustrés aux figures 3 à 10. Ces modes de fonctionnement ne limitent en aucunefaçon l’invention, certains de ces modes pouvant être combinés, et d’autres modes defonctionnement peuvent s’ajouter à ceux listés ci-dessous.
Pour chacun des modes exposés ci-dessous, la description du fonctionnement du circuit estfaite depuis un point de départ jusqu’à un point d’arrivée. Ces points de départ et d’arrivée sontchoisis arbitrairement, le fluide réfrigérant circulant au sein du circuit en formant une boucle. Unautre couple de points de départ et d’arrivée peut être choisi, sans impacter le fonctionnement ducircuit. Par ailleurs, pour chacun des modes de fonctionnement exposés ci-dessous, il est indiqués’il est fait appel au procédé de démarrage objet de l’invention.
Le premier mode de fonctionnement, illustré à la figure 3> permet de diminuer latempérature de l’air situé dans l’habitacle du véhicule. Pour remplir ce rôle, le circuit de fluideréfrigérant 200 est agencé de la façon suivante. Dans ce cas de figure, le fluide réfrigérant circuledans la partie commune 260 et le premier sous-circuit 220.
Ce premier mode de réalisation représente le fonctionnement du circuit de fluideréfrigérant 200 lors de l’exécution du procédé de démarrage selon l’invention.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 260 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une haute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 262. Dans le troisième échangeur de chaleur 262, le fluide réfrigéranttransfère des calories au flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 262 dans unespace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisièmeéchangeur de chaleur 262, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ou essentiellement liquide. Au démarrage, la pompe 246 est à l’arrêt de sorte que, le troisième organe de détente 284 présentdans ce mode de réalisation étant par ailleurs fermé, le fluide réfrigérant est dirigé vers le premiersous-circuit 220. Le fluide réfrigérant traverse le premier organe de détente 226 et subit unebaisse de pression, passant de la haute pression à une basse pression, par exemple 3 bars. Lefluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 224, où il refroidit etassèche le flux d’air circulant dans ce premier échangeur de chaleur 224 et destiné à être dirigévers l’habitacle du véhicule.
En même temps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, le fluide réfrigérant se réchauffe. Lefluide réfrigérant est gazeux ou essentiellement gazeux à sa sortie du premier échangeur dechaleur 224· La deuxième vanne 236 étant fermée, le fluide réfrigérant ne circule pas dans laportion de contournement 234 mais passe dans l’accumulateur 232. Le fluide réfrigérant estensuite dirigé dans le compresseur 222 et passe ainsi d’une basse pression à une haute pression.Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier clapet anti-retour 230 puis la première vanne 228avant de recommencer son circuit.
Le deuxième mode de fonctionnement, illustré à la figure 4> permet le refroidissement d’unélément d’une chaîne de traction électrique du véhicule, par exemple le moteur électrique depropulsion du véhicule et/ou les composants de puissance alimentant ledit moteur et appelés parexemple module d’électronique de puissance ou bien une ou plusieurs batteries du véhicule. Pourremplir ce rôle, le circuit de fluide réfrigérant 200 est agencé de la façon suivante. Dans ce cas defigure, le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 260 et le deuxième sous-circuit 240,dans lequel est agencé le deuxième échangeur de chaleur 244 associé à cet élément d’une chaînede traction électrique du véhicule.
Ce mode de fonctionnement est le plus souvent utilisé lorsque le véhicule est en train derouler depuis un certain temps. Cependant, dans certaines conditions, telles qu’une températureambiante extrêmement élevée, ce mode de fonctionnement peut être utilisé très tôt et, à ce titre,peut être précédé du procédé de démarrage selon l’invention si le fluide réfrigérant n’est passuffisamment refroidi.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 260 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une haute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 262. Dans le troisième échangeur de chaleur 262, le fluide réfrigéranttransfère des calories au flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 262 dans unespace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant, ce qui a pour effet derefroidir le fluide réfrigérant et de réchauffer le flux d’air. A la sortie du troisième échangeur dechaleur 262, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ou essentiellement liquide. La pompe 246étant activée, le premier organe de détente 226 et le troisième organe de détente 284 étant fermés, le fluide réfrigérant est dirigé vers le deuxième sous-circuit 240.
Dans le deuxième sous-circuit 240, le fluide réfrigérant traverse le deuxième clapet anti-retour 248 avant d’être aspiré puis reflué par la pompe 246 en direction du deuxième échangeurde chaleur 244· Le fluide réfrigérant circule au sein du deuxième échangeur de chaleur 244, où ilabsorbe des calories en provenance de la chaîne de traction, ce qui refroidit la chaîne de tractiontout en augmentant la température du fluide réfrigérant. A la sortie du deuxième échangeur dechaleur, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux, essentiellement gazeux ou diphasique liquide-gazeux. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente 242 inactif et qui n’adonc aucune action sur la pression du fluide réfrigérant qui circule en son sein. Le fluideréfrigérant circule ensuite dans la partie commune 260 et recommence le circuit.
Le troisième mode de fonctionnement, illustré à la figure 5, permet le refroidissement dumoteur électrique du véhicule tout en diminuant la température de l’air situé dans l’habitacle duvéhicule. Pour remplir ce rôle, le circuit de fluide réfrigérant 200 est agencé de la façon suivante.Dans ce cas de figure, le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 260, le premier sous-circuit 220 et le deuxième sous-circuit 240.
Ce mode de fonctionnement n’est pas utilisable au démarrage, étant donné que la pompe246 est utilisée dans ce mode de fonctionnement. A ce titre, l’exécution du procédé de démarrageselon l’invention est déclenchée préalablement à l’utilisation de ce mode de fonctionnement.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 260 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une haute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 262. Dans le troisième échangeur de chaleur 262, le fluide réfrigéranttransfère des calories au flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 262 dans unespace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisièmeéchangeur de chaleur 262, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ou essentiellement liquide.
La pompe 246 étant activée, le premier organe de détente 226 ouvert et le troisième organede détente 284 fermé, une partie du fluide réfrigérant est dirigé vers le premier sous-circuit 220tandis qu’une autre partie du fluide réfrigérant est envoyé dans le deuxième sous-circuit 240.
Dans le premier sous-circuit 220, le fluide réfrigérant traverse le premier organe de détente226 et subit une baisse de pression, passant de la haute pression à une basse pression, parexemple 3 bars. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 224, oùil refroidit et assèche le flux d’air circulant dans le premier échangeur de chaleur 224 et destiné àêtre dirigé vers l’habitacle du véhicule. En même temps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, lefluide réfrigérant se réchauffe. Le fluide réfrigérant est gazeux ou essentiellement gazeux à sasortie du premier échangeur de chaleur 224· La deuxième vanne 236 étant fermée, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la portion de contournement 234 mais passe dans l’accumulateur232. Le fluide réfrigérant est ensuite dirigé dans le compresseur 222 et passe ainsi de la bassepression à la baute pression. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier clapet anti-retour230 puis la première vanne 228 avant d’être mêlé à la partie du fluide réfrigérant circulant dansle deuxième sous-circuit 240 pour recommencer son circuit.
Dans le deuxième sous-circuit 240, le fluide réfrigérant traverse le deuxième clapet anti-retour 248 avant d’être aspiré puis reflué par la pompe 246 en direction du deuxième échangeurde chaleur 244· Le fluide réfrigérant circule au sein du deuxième échangeur de chaleur 244> où ilabsorbe des calories en provenance de la chaîne de traction, ce qui refroidit la chaîne de tractiontout en faisant augmenter la température du fluide réfrigérant. A la sortie du deuxième échangeurde chaleur, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux, essentiellement gazeux ou diphasique liquide-gazeux. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente 242 inactif et qui n’adonc aucune action sur la pression du fluide réfrigérant qui circule en son sein. Le fluideréfrigérant est ensuite collecté dans la partie commune 260 avec la partie du fluide réfrigérantayant circulé dans le premier sous-circuit 220 et recommence le circuit.
La figure 6 montre un quatrième mode de fonctionnement. Dans ce mode defonctionnement, le circuit de fluide réfrigérant fonctionne comme une pompe à chaleur. Leprocédé de démarrage selon l’invention n’est pas nécessaire à l’utilisation de ce mode defonctionnement.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 260 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une basse pression, par exemple 3 bars, dans un sens inverse à celuidans lequel il circulait dans les exemples précédents. Notamment, le fluide réfrigérant circule dansle premier échangeur de chaleur 262, avant d’être dirigé dans la portion de contournement 234·Dans le premier échangeur de chaleur 262, le fluide réfrigérant absorbe des calories provenant duflux d’air circulant dans le premier échangeur de chaleur 262 dans un espace séparé mais adjacentde l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisième échangeur de chaleur 262, lefluide réfrigérant est à l’état gazeux ou essentiellement gazeux. La première vanne 228 étantfermée et la deuxième vanne 236 étant ouverte, le fluide réfrigérant circule dans la portion decontournement 234 puis dans l’accumulateur 232. Le fluide réfrigérant est ensuite comprimé parle compresseur 222 pour atteindre une haute pression, par exemple 21 bars, avant d’être dirigévers le troisième sous-circuit 280.
Au sein du troisième sous-circuit 280, le fluide réfrigérant circule dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 282, où le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d’air circulantdans le quatrième échangeur de chaleur 282. Le fluide réfrigérant est ainsi refroidi par sonpassage dans le quatrième échangeur de chaleur 282. Après son passage dans le quatrième échangeur de chaleur 282, le troisième organe de détente 284 étant fermé, le fluide réfrigérantcircule sur la deuxième branche 290 du troisième sous-circuit 280. Le fluide réfrigérant subit unedétente lors de son passage par le quatrième organe de détente 286, passant de la haute pressionà la basse pression. Le fluide réfrigérant est ensuite collecté dans la partie commune 260 pourrecommencer le circuit.
Le cinquième mode de fonctionnement, illustré à la figure 7> permet le refroidissement dumoteur électrique et le chauffage de l’habitacle du véhicule par le biais d’un mode pompe àchaleur, l’évacuation de la chaleur excessive se faisant par le quatrième échangeur de chaleur 282.Le procédé de démarrage selon l’invention n’est pas nécessaire à l’utilisation de ce mode defonctionnement.
Le fluide réfrigérant circule en sortie de l’accumulateur 232, à une basse pression, parexemple 3 bars, avant d’être comprimé lors de son passage par le compresseur 222, ce qui le faitpasser de la basse pression à une première haute pression, par exemple 21 bars. Le fluideréfrigérant à la première haute pression traverse ensuite le premier clapet anti-retour 230 avantde passer par le troisième sous-circuit 280, la première vanne 228 étant fermée.
Au sein du troisième sous-circuit 280, le fluide réfrigérant circule dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 282, où le fluide réfrigérant transfère des calories vers le flux d’air circulantdans le quatrième échangeur de chaleur 282. Le fluide réfrigérant est ainsi refroidi par sonpassage dans le quatrième échangeur de chaleur 282. Après son passage dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 282, une partie du fluide réfrigérant circule sur la première branche 288 dutroisième sous-circuit 280, une autre partie du fluide réfrigérant circulant sur la deuxièmebranche 290 du troisième sous-circuit 280.
La partie du fluide réfrigérant circulant sur la deuxième branche 290 passe par lequatrième organe de détente 286 où il subit une détente, passant de la première haute pression àla basse pression, avant qu’une portion du fluide réfrigérant ne soit dirigée dans la partiecommune 260 du troisième sous-circuit 280, une autre portion étant dirigée vers le premier sous-circuit 220.
La portion du fluide réfrigérant dirigée vers la partie commune 260 traverse le troisièmeéchangeur de chaleur 262. Au cours de son passage dans le troisième échangeur de chaleur 262,le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d’air traversant le troisième échangeur dechaleur 262 en sens inverse. Le flux d’air est réchauffé tandis que le fluide réfrigérant est refroidit.A sa sortie du troisième échangeur de chaleur 262, le fluide réfrigérant est collecté avec la partiedu fluide réfrigérant circulant dans le deuxième sous-circuit 240, avant d’être dirigé dans laportion de contournement 234> la première vanne 228 étant fermée. La deuxième vanne 236 est ouverte et autorise le passage du fluide réfrigérant au travers de la portion de contournement 234pour rejoindre le premier sous-circuit 220 et la portion du fluide réfrigérant qui y circule.
La portion du fluide réfrigérant dirigée vers le premier sous-circuit 220 traverse le premierorgane de détente 226 sans subir de changement de pression. Le fluide réfrigérant circule ensuitedans le premier échangeur de chaleur 224, où il refroidit et assèche le flux d’air circulant dans lepremier échangeur de chaleur 224 et destiné à être dirigé vers l’habitacle du véhicule. En mêmetemps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, le fluide réfrigérant se réchauffe. Le fluide réfrigérantest ensuite collecté avec le liquide réfrigérant circulant dans la portion de contournement 234,avant d’être envoyé vers l’accumulateur 232.
La partie du fluide réfrigérant circulant sur la première branche 288 passe par le troisièmeorgane de détente 284 où il subit une détente, passant de la première haute pression à unedeuxième haute pression, par exemple 18 bars. Après son passage par le quatrième organe dedétente 286, le fluide réfrigérant est collecté dans le deuxième sous-circuit 240. Au sein dudeuxième sous-circuit 240, le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur 244, oùle fluide réfrigérant absorbe des calories en provenance de la chaîne de traction du véhicule, cequi a pour effet de réchauffer le fluide réfrigérant et de refroidir la chaîne de traction du véhicule.Après son passage dans le deuxième échangeur de chaleur 244, le fluide réfrigérant est détendupar son passage au sein du deuxième organe de détente 242. Le fluide réfrigérant passe ainsi de ladeuxième haute pression à la basse pression, avant de rejoindre la portion du fluide réfrigérantcirculant dans la partie commune 260 et d’être ensemble dirigé vers la portion de contournement234-
Les différentes portions et parties du fluide réfrigérant sont ainsi rassemblées, et peuventreprendre le circuit de fluide réfrigérant.
Le sixième mode de fonctionnement, illustré à la figure 8, est agencé pour permettre lerefroidissement du moteur électrique et le chauffage de l’habitacle du véhicule par le biais d’unmode pompe à chaleur, l’évacuation de la chaleur excessive se faisant par le quatrième échangeurde chaleur 282. Le procédé de démarrage selon l’invention n’est pas nécessaire à l’utilisation de cemode de fonctionnement.
Le fluide réfrigérant circule en sortie de l’accumulateur 232, à une basse pression, parexemple 3 bars, avant d’être comprimé lors de son passage par le compresseur 222, ce qui le faitpasser de la basse pression à une première haute pression, par exemple 21 bars. Le fluideréfrigérant à la première haute pression traverse ensuite le premier clapet anti-retour 230 avantde passer par le troisième sous-circuit 280, la première vanne 228 étant fermée.
Au sein du troisième sous-circuit 280, le fluide réfrigérant circule dans le quatrième échangeur de chaleur 282, où le fluide réfrigérant transfère des calories vers le flux d’air circulantdans le quatrième échangeur de chaleur 282. Le fluide réfrigérant est ainsi refroidi par sonpassage dans le quatrième échangeur de chaleur 282. Après son passage dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 282, le fluide réfrigérant est dirigé vers la première branche 288, lequatrième organe de détente 286 étant fermé. Le fluide réfrigérant passe par le troisième organede détente 284 où il subit une détente, passant de la première haute pression à une deuxièmehaute pression, par exemple 18 bars. Après son passage par le troisième organe de détente 284, lefluide réfrigérant est collecté dans le deuxième sous-circuit 240· Au sein du deuxième sous-circuit240, le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur 244> et après son passagedans le deuxième échangeur de chaleur 244> le fluide réfrigérant est détendu par son passage ausein du deuxième organe de détente 242. Le fluide réfrigérant passe ainsi de la deuxième hautepression à la basse pression, avant de circuler dans la partie commune 260.
Au sein de la partie commune 260, le fluide réfrigérant traverse le troisième échangeur dechaleur 262. Le fluide réfrigérant absorbe des calories du flux d’air, refroidissant le flux d’airtraversant le troisième échangeur de chaleur 262. Le fluide réfrigérant est également réchauffé aucours de son transfert. A sa sortie du troisième échangeur de chaleur 262, le fluide réfrigérant est dirigé vers lepremier sous-circuit 220. Le fluide réfrigérant circulant dans le premier sous-circuit 220 traversele premier organe de détente 226 sans subir de changement de pression. Le fluide réfrigérantcircule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 224, où il refroidit et assèche le flux d’aircirculant dans le premier échangeur de chaleur 224 et destiné à être dirigé vers l’habitacle duvéhicule. En même temps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, le fluide réfrigérant se réchauffe.
Après sa circulation au sein du premier échangeur de chaleur 224, le fluide réfrigérant estenvoyé vers l’accumulateur 232 et le compresseur 222 pour recommencer le circuit.
Le septième mode de fonctionnement, illustré à la figure 9> permet de refroidir le moteurélectrique du véhicule tout en utilisant la chaleur dissipée par le moteur pour réchauffer l’airdestiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule, la charge moteur étant faible. Le procédé dedémarrage selon l’invention n’est pas nécessaire à l’utilisation de ce mode de fonctionnement.
Le fluide réfrigérant circule en sortie de l’accumulateur 232, à une basse pression, parexemple 3 bars, avant d’être comprimé lors de son passage par le compresseur 222, ce qui le faitpasser de la basse pression à une haute pression, par exemple 21 bars. Le fluide réfrigérant à lahaute pression traverse ensuite le premier clapet anti-retour 230 avant de passer par le troisièmesous-circuit 280, la première vanne 228 étant fermée.
Au sein du troisième sous-circuit 280, le fluide réfrigérant circule dans le quatrième échangeur de chaleur 282, où le fluide réfrigérant transfère des calories vers le flux d’air circulantdans le quatrième échangeur de chaleur 282. Le fluide réfrigérant est ainsi refroidi par sonpassage dans le quatrième échangeur de chaleur 282. Après son passage dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 282, le fluide réfrigérant est dirigé vers la première branche 288, lequatrième organe de détente 286 étant fermé. En passant par la première branche 288, le fluideréfrigérant circule au sein du troisième organe de détente 284 en subissant une détente, passantde la haute pression à la basse pression, avant de circuler au sein du deuxième sous-circuit 240.Au sein de ce deuxième sous-circuit 240, le fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur dechaleur 244> où il absorbe des calories en provenance de la chaîne de traction du véhicule,refroidissant ainsi le moteur électrique du véhicule. Le fluide réfrigérant traverse le deuxièmeéchangeur de chaleur 244 est réchauffé. A sa sortie du deuxième échangeur de chaleur 244> lefluide réfrigérant traverse le deuxième organe de détente 242 sans subir de détente, avantd’emprunter la portion de contournement 232, la première vanne 228 étant fermée. Le fluideréfrigérant est ensuite dirigé vers l’accumulateur 232 pour recommencer le circuit.
Le huitième mode de fonctionnement, illustré à la figure 10, permet de refroidir le moteurélectrique du véhicule tout en utilisant la chaleur dissipée par le moteur pour réchauffer l’airdestiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule, la charge moteur étant très importante. C’esttypiquement le cas pour un véhicule circulant sur une route à haute vitesse telle qu’uneautoroute. Si ce mode de fonctionnement est demandé au démarrage du véhicule, il est précédédu procédé de démarrage selon l’invention.
Le fluide réfrigérant circule en sortie de l’accumulateur 232, à une basse pression, parexemple 3 bars, avant d’être comprimé lors de son passage par le compresseur 222, ce qui le faitpasser de la basse pression à une haute pression, par exemple 21 bars. Le fluide réfrigérant à lahaute pression traverse ensuite le premier clapet anti-retour 230 avant de passer par le troisièmesous-circuit 280.
Au sein du troisième sous-circuit 280, le fluide réfrigérant circule dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 282, où le fluide réfrigérant transfère des calories vers le flux d’air circulantdans le quatrième échangeur de chaleur 282. Le fluide réfrigérant est ainsi refroidi par sonpassage dans le quatrième échangeur de chaleur 282. Après son passage dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 282, le fluide réfrigérant est dirigé vers la deuxième branche 290, letroisième organe de détente 284 étant fermé. En passant par la deuxième branche 290, le fluideréfrigérant circule au sein du quatrième organe de détente 286 sans subir de détente, lequatrième organe de détente 286 étant ici inactif. Le premier organe de détente 226 étant fermé,une partie du fluide réfrigérant passe par le deuxième sous-circuit 240, une autre partie du fluideréfrigérant passant par la partie commune 260.
La partie du fluide réfrigérant passant par le deuxième sous-circuit 240 traverse ledeuxième clapet anti-retour 248 avant d’être aspiré puis reflué par la pompe 246 en direction dudeuxième échangeur de chaleur 244· Le fluide réfrigérant circule au sein du deuxième échangeurde chaleur 244, où il absorbe des calories de la chaîne de traction du véhicule, ce qui refroidit lachaîne de traction du véhicule tout en augmentant la température du fluide réfrigérant. A la sortiedu deuxième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux, essentiellement gazeuxou diphasique liquide-gazeux. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente242 inactif et qui n’a donc aucune action sur la pression du fluide réfrigérant qui circule en sonsein.
La partie du fluide réfrigérant passant par la partie commune 260 travers le troisièmeéchangeur de chaleur 262.
En sortie du troisième échangeur de chaleur 262, la partie du fluide réfrigérant circulant ausein de la partie commune 260 est collectée avec la partie du fluide réfrigérant circulant au seindu deuxième sous-circuit 240. Une portion du fluide réfrigérant est dirigée vers le troisième sous-circuit 280 en passant par la première vanne 228, pour recommencer le circuit. Une autre portiondu fluide réfrigérant est dirigée vers le premier sous-circuit 220 par la portion de contournement234, la deuxième vanne 236 étant ouverte. La portion du fluide réfrigérant passant par la portionde contournement 234 traverse la deuxième vanne 236, avant de passer par l’accumulateur 234·Le liquide réfrigérant passe ensuite par le compresseur 222. Après son passage dans lecompresseur 222, le liquide réfrigérant est dirigé vers le troisième sous-circuit 280, pour rejoindrela portion de fluide réfrigérant ayant traversé la première vanne 228, avant de recommencer lecircuit.
Alternativement, la deuxième vanne 236 peut être fermée. Le liquide réfrigérant ne passepas par l’accumulateur 232, le compresseur 222 et le premier clapet anti-retour 230. Dans cettealternative, c’est la pompe 246 qui permet la circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit200.
Sur la figure 11, on peut voir un troisième mode de réalisation du circuit de fluideréfrigérant selon l’invention, dit troisième circuit 300.
Le troisième circuit 300 de fluide réfrigérant selon cet exemple comprend un premier sous-circuit 320, un deuxième sous-circuit 340, un troisième sous-circuit 380 et une partie commune360. Ces différents composants comprennent les mêmes éléments que le circuit de fluideréfrigérant exposé à la figure 2, certains éléments additionnels venant s’y ajouter.
Sauf mention contraire, un élément décrit dans les exemples suivants est identique dans safonction à l’élément portant le même nom et décrit dans le premier exemple.
Le premier sous-circuit 320 comprend ainsi un compresseur 322, un premier échangeur dechaleur 324> un premier organe de détente 326, une première vanne 328, un premier clapet anti-retour 330 et un accumulateur 332. Le premier sous-circuit 320 comprend également une portionde contournement 334, agencée de façon identique à la portion de contournement 234 illustrée àla figure 2, et comprenant une deuxième vanne 336 agencée pour autoriser ou interdire lepassage du fluide réfrigérant par la portion de contournement 334·
Le premier sous-circuit 320 du troisième circuit 300 est différent notamment en ce qu’ilcomprend une première partie d’un échangeur de chaleur interne 364· L’échangeur de chaleurinterne 364 est agencé pour permettre l’échange thermique entre le fluide réfrigérant en unpremier point du circuit et le fluide réfrigérant en un deuxième point du circuit. L’échangeur dechaleur interne 364 comprend donc une première entrée associée à une première sortie, et unedeuxième entrée associée à une deuxième sortie. L’échangeur de chaleur interne 364 est ainsiagencé pour diminuer la température de la fraction du fluide réfrigérant la plus chaude, etd’augmenter la température de la fraction du fluide réfrigérant la plus froide, dans des espacesséparés l’un de l’autre.
Le deuxième sous-circuit 340 comprend un deuxième échangeur de chaleur 344, undeuxième organe de détente 342, une pompe 346 et un deuxième clapet anti-retour 348. Ledeuxième sous-circuit 340 est agencé de manière identique au deuxième sous-circuit 240 dudeuxième circuit de fluide réfrigérant présenté à la figure 2.
La partie commune 360 comprend un troisième échangeur de chaleur 362. Commeprécédemment, le troisième échangeur de chaleur 362 est ici utilisé comme condenseur, c’est-à-dire qu’il refroidit le fluide réfrigérant par transfert de chaleur vers un flux d’air canalisé à traversle troisième échangeur de chaleur 362.
La partie commune 360 du troisième circuit 300 est différente notamment en ce qu’ellecomprend la deuxième partie de l’échangeur de chaleur interne 364 évoqué précédemment.
Le troisième sous-circuit 380 comprend un quatrième échangeur de chaleur 382, untroisième organe de détente 384 et un quatrième organe de détente 386. Le troisième sous-circuitest agencé de façon identique au troisième sous-circuit 280 illustré à la figure 2.
Trois modes additionnels de fonctionnement, basés sur le troisième mode de réalisation del’invention, sont illustrés aux figures 12 à 14· Ces modes de fonctionnement ne limitent en aucunefaçon l’invention, certains de ces modes pouvant être combinés, et d’autres modes defonctionnement peuvent s’ajouter à ceux listés ci-dessous. Notamment, les huit modes defonctionnement précédemment décrits sont applicables au troisième circuit 3θθ·
Le premier mode additionnel de fonctionnement, illustré à la figure 12, permet de fairebaisser la température à l’intérieur de l’babitacle du véhicule. Ce premier mode additionnel defonctionnement est similaire au premier mode de fonctionnement illustré à la figure 3· A ce titre,le premier mode de fonctionnement additionnel représente l’organisation du troisième circuit 300et le parcours du fluide réfrigérant lors de l’utilisation du procédé de démarrage propre àl’invention.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 360 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une haute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 362. Dans le troisième échangeur de chaleur 362, le fluide réfrigéranttransfère des calories au flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 362 dans unespace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisièmeéchangeur de chaleur 362, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ou essentiellement liquide. Leliquide réfrigérant passe ensuite dans l’échangeur de chaleur interne 364» où il cède des caloriesau fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur interne 364 dans le sens contraire. A lasortie de l’échangeur de chaleur interne 364» le fluide réfrigérant issu du troisième échangeur dechaleur 362 est sous-refroidi par conséquent totalement liquide. La pompe 346 étant à l’arrêt etle troisième organe de détente 384 étant fermé, le fluide réfrigérant est dirigé vers le premiersous-circuit 320. Le fluide réfrigérant traverse le premier organe de détente 326 et subit unebaisse de pression, passant de la haute pression à une basse pression, par exemple 3 bars. Lefluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 324> où il refroidit etassèche le flux d’air circulant dans le premier échangeur de chaleur 324 et destiné à être dirigévers l’habitacle du véhicule. En même temps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, le fluideréfrigérant se réchauffe. Le fluide réfrigérant est gazeux ou essentiellement gazeux à sa sortie dupremier échangeur de chaleur 324· La deuxième vanne 336 étant fermée, le fluide réfrigérant necircule pas dans la portion de contournement 334 mais passe dans l’accumulateur 332. Après sonpassage dans l’accumulateur 332, le fluide réfrigérant traverse l’échangeur de chaleur interne 364»où il absorbe des calories en provenance du fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleurinterne 364 dans le sens contraire. A la sortie de l’échangeur de chaleur interne 364» le fluideréfrigérant issu de l’accumulateur 332 est totalement gazeux. Le fluide réfrigérant est ensuitedirigé dans le compresseur 322 et passe ainsi de la basse pression à la haute pression. Le fluideréfrigérant traverse ensuite le premier clapet anti-retour 330 puis la première vanne 328 avant derecommencer son circuit.
Le deuxième mode additionnel de fonctionnement, illustré à la figure 13, permet de fairebaisser la température à l’intérieur de l’habitacle du véhicule tout en refroidissant le moteurélectrique du véhicule. Ce deuxième mode additionnel de fonctionnement est similaire au troisième mode de fonctionnement illustré à la figure 5· Ce mode de fonctionnement additionnelfaisant appel à la pompe 346, il nécessite l’exécution préalable du procédé de démarrage selonl’invention, avant son utilisation, de manière à prévenir la cavitation du fluide réfrigérant au seinde la pompe 346.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 360 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une baute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 362. Dans le troisième échangeur de chaleur 362, le fluide réfrigéranttransfère des calories au du flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 362 dansun espace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisièmeéchangeur de chaleur 362, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ou essentiellement liquide. A lasortie du troisième échangeur de chaleur 362, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ouessentiellement liquide. Le liquide réfrigérant passe ensuite dans l’échangeur de chaleur interne364, où il cède des calories au fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur interne 364dans le sens contraire. A la sortie de l’échangeur de chaleur interne 364, le fluide réfrigérant issudu troisième échangeur de chaleur 362 est sous-refroidi et par conséquent totalement liquide.
La pompe 346 étant activée, le premier organe de détente 326 ouvert et le troisièmeorgane de détente 384 fermé, une partie du fluide réfrigérant est dirigé vers le premier sous-circuit 320 tandis qu’une autre partie du fluide réfrigérant est envoyé dans le deuxième sous-circuit 340.
Dans le premier sous-circuit 320, le fluide réfrigérant traverse le premier organe de détente326 et subit une baisse de pression, passant de la haute pression à une basse pression, parexemple 3 bars. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 324, oùil refroidit et assèche le flux d’air circulant dans le premier échangeur de chaleur 324 et destiné àêtre dirigé vers l’habitacle du véhicule. En même temps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, lefluide réfrigérant se réchauffe. Le fluide réfrigérant est gazeux ou essentiellement gazeux à sasortie du premier échangeur de chaleur 324· La deuxième vanne 336 étant fermée, le fluideréfrigérant ne circule pas dans la portion de contournement 334 mais passe dans l’accumulateur332. Après son passage dans l’accumulateur 332, le fluide réfrigérant traverse l’échangeur dechaleur interne 364, où il absorbe des calories en provenance du fluide réfrigérant traversantl’échangeur de chaleur interne 364 dans le sens contraire. A la sortie de l’échangeur de chaleurinterne 364, le fluide réfrigérant issu de l’accumulateur 332 est totalement gazeux. Le fluideréfrigérant est ensuite dirigé dans le compresseur 322 et passe ainsi de la basse pression à lahaute pression. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la première vanne 328 puis le premier clapetanti-retour 330 avant d’être mêlé à la partie du fluide réfrigérant circulant dans le deuxième sous-circuit 340 pour recommencer son circuit.
Dans le deuxième sous-circuit 340, le fluide réfrigérant traverse le deuxième clapet anti-retour 348 avant d’être aspiré puis reflué par la pompe 346 en direction du deuxième échangeurde chaleur 344· Le fluide réfrigérant circule au sein du deuxième échangeur de chaleur 344, où ilabsorbe des calories en provenance de la chaîne de traction du véhicule, ce qui refroidit la chaînede traction du véhicule tout en faisant augmenter la température du fluide réfrigérant. A la sortiedu deuxième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux, essentiellement gazeuxou diphasique liquide-gazeux. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente342 inactif et qui n’a donc aucune action sur la pression du fluide réfrigérant qui circule en sonsein. Le fluide réfrigérant est ensuite collecté dans la partie commune 360 avec la partie du fluideréfrigérant ayant circulé dans le premier sous-circuit 320 et recommence le circuit.
Le troisième mode additionnel de fonctionnement, illustré à la figure 14, permet de fairebaisser la température à l’intérieur de l’habitacle du véhicule tout en réchauffant le moteurélectrique du véhicule. Ce mode de fonctionnement permet au moteur électrique venant dedémarrer de passer rapidement d’une température basse à une température de fonctionnementoptimal. Ce mode de fonctionnement additionnel est utilisable au démarrage du véhicule, sanspasser par le procédé de démarrage selon l’invention.
Le fluide réfrigérant circule dans le premier sous-circuit 320 à l’état gazeux et à une faiblepression, par exemple 3 bars. Le fluide réfrigérant est comprimé au cours de son passage dans lecompresseur 322, et passe à une haute pression, par exemple 21 bars. Le fluide réfrigérant passeensuite par la première vanne 328, avant qu’une partie du fluide réfrigérant ne soit envoyée dansla partie commune 360 tandis qu’une autre partie du fluide réfrigérant est envoyée dans ledeuxième sous-circuit 340.
Le fluide réfrigérant circulant dans la partie commune 360 traverse le troisième échangeurde chaleur 362. Le volet 106 étant fermé, il n’y a pas ou peu d’échange entre le fluide réfrigérantcirculant dans le troisième échangeur de chaleur 362 et le flux d’air circulant dans le troisièmeéchangeur de chaleur 362 dans un espace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluideréfrigérant. A la sortie du troisième échangeur de chaleur 362, le fluide réfrigérant est à l’étatgazeux ou essentiellement gazeux. Le liquide réfrigérant passe ensuite dans l’échangeur de chaleurinterne 364, où il cède des calories au fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur interne364 dans le sens contraire. A la sortie de l’échangeur de chaleur interne 364, le fluide réfrigérantissu du troisième échangeur de chaleur 362 est sous-refroidi et par conséquent totalement liquide.Le liquide réfrigérant est ensuite dirigé vers le premier sous-circuit 320.
Le fluide réfrigérant circule dans le deuxième sous-circuit 340 en sens inverse par rapportaux différents modes exposés ci-dessus. Le fluide réfrigérant traverse le deuxième organe dedétente 342 sans subir de détente. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans le deuxième échangeur de chaleur 344> où il transfère des calories à la chaîne de traction du véhicule, ce quiréchauffe la chaîne de traction du véhicule tout en faisant baisser la température du fluideréfrigérant. A la sortie du deuxième échangeur de chaleur 344, le fluide réfrigérant est à l’étatliquide ou essentiellement liquide. Le liquide réfrigérant circule ensuite successivement dans lequatrième organe de détente 384 et dans le troisième organe de détente 382, avant d’être dirigévers le premier sous-circuit 320.
Au sein du premier sous-circuit 320, le fluide réfrigérant subit une détente au cours de sonpassage dans le premier organe de détente 326, passant de la haute pression à la basse pression.Le fluide réfrigérant est traverse ensuite le premier échangeur de chaleur 324· Le fluideréfrigérant absorbe des calories en provenance du flux d’air traversant le premier échangeur dechaleur 324· Cette absorption a pour effet d’augmenter la température du fluide réfrigérant et dediminuer celle du flux d’air destiné à être envoyé dans l’habitacle du véhicule. Après son passagedans le premier échangeur de chaleur 324, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux ouessentiellement gazeux, et est dirigé vers l’accumulateur 332. En sortie de l’accumulateur 332, lefluide réfrigérant traverse l’échangeur de chaleur interne 364» où il absorbe des calories enprovenance du fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur interne 364 dans le senscontraire. A la sortie de l’échangeur de chaleur interne 364» le fluide réfrigérant issu del’accumulateur 332 est totalement gazeux. Le fluide réfrigérant est ensuite compressé par lecompresseur 322 pour recommencer le circuit.
Sur la figure 15, on peut voir un quatrième mode de réalisation du circuit de fluideréfrigérant selon l’invention, dit quatrième circuit 400.
Le quatrième circuit 4θθ de fluide réfrigérant selon cet exemple comprend un premiersous-circuit 420, un deuxième sous-circuit 440, un troisième sous-circuit 480 et une partiecommune 460. Ces différents composants comprennent les mêmes éléments que le circuit defluide réfrigérant exposé à la figure 11, certains éléments additionnels venant s’y ajouter.
Sauf mention contraire, un élément décrit dans les exemples suivants est identique dans safonction à l’élément portant le même nom et décrit dans le premier exemple.
Le premier sous-circuit 420 comprend ainsi un compresseur 422, un premier échangeur dechaleur 424, un premier organe de détente 426, une première vanne 428 et un accumulateur432. Le premier sous-circuit 420 comprend également une portion de contournement 434,agencée de façon identique à la portion de contournement 234 illustrée à la figure 2, etcomprenant une deuxième vanne 436 agencée pour autoriser ou interdire le passage du fluideréfrigérant par la portion de contournement 434· Le premier sous-circuit 420 du quatrièmecircuit 400 comprend également une première partie d’un échangeur de chaleur interne 464» agencé de façon similaire et pour remplir le même rôle que l’échangeur de chaleur interne 364 dutroisième circuit 3θθ·
Le deuxième sous-circuit 440 comprend un deuxième échangeur de chaleur 444, undeuxième organe de détente 442 et une pompe 446. Le deuxième sous-circuit 440 est agencé demanière identique au deuxième sous-circuit 440 du deuxième circuit de fluide réfrigérant présentéà la figure 2, à la différence qu’il comprend un cinquième échangeur de chaleur 450, dit sous-refroid isseur, agencé en amont de la pompe 446, c’est-à-dire entre la pompe 446 et un point dela partie commune 460 situé entre le troisième échangeur de chaleur 462 et l’échangeur dechaleur interne 464.
Ce cinquième échangeur de chaleur 450 est un échangeur de chaleur entre le fluideréfrigérant qui le parcourt et un flux d’air. Le cinquième échangeur de chaleur 450 est utilisécomme sous-refroidisseur, c’est-à-dire qu’il refroidit le fluide réfrigérant tout en réchauffant le fluxd’air. Le fluide réfrigérant qui circule au sein du cinquième échangeur de chaleur 450 est ainsisous-refroidit, c’est-à-dire que le fluide réfrigérant est totalement liquide à sa sortie du cinquièmeéchangeur de chaleur 450, de manière à limiter au maximum les risques de cavitation lors de sacirculation dans la pompe 446.
La partie commune 460 comprend un troisième échangeur de chaleur 462. Commeprécédemment, le troisième échangeur de chaleur 462 est ici utilisé comme condenseur, c’est-à-dire qu’il refroidit le fluide réfrigérant par transfert de chaleur vers un flux d’air canalisé à traversle troisième échangeur de chaleur 462. La partie commune 460 du troisième circuit 300comprend également la deuxième partie de l’échangeur de chaleur interne 464 évoquéprécédemment.
Le troisième sous-circuit 480 comprend un quatrième échangeur de chaleur 482 et untroisième organe de détente 484· Le troisième sous-circuit 480 est différent du troisième sous-circuit 280 illustré à la figure 2 notamment en ce qu’il ne comprend qu’un organe de détente, letroisième organe de détente 484, disposé en amont de la première branche 488 et de la deuxièmebranche 49θ> et en ce qu’il comprend un clapet anti-retour 448 disposé sur la première branche488. La première branche 488 débouche sur le deuxième sous-circuit 4-4-0, entre la pompe 446 etle deuxième échangeur de chaleur 444, la deuxième branche 490 débouchant sur le premier sous-circuit 420, en aval du premier organe de détente 426.
Quatre modes supplémentaires de fonctionnement, basés sur le quatrième mode deréalisation de l’invention, sont illustrés aux figures 16 à 19· Ces modes de fonctionnement nelimitent en aucune façon l’invention, certains de ces modes pouvant être combinés, et d’autresmodes de fonctionnement peuvent s’ajouter à ceux listés ci-dessous. Notamment, les huit modes de fonctionnement précédemment décrits sont applicables au troisième circuit 4θθ·
Le premier mode supplémentaire de fonctionnement, illustré à la figure 16, permet de fairebaisser la température à l’intérieur de l’babitacle du véhicule. Ce premier mode additionnel defonctionnement est similaire au premier mode de fonctionnement illustré à la figure 3· A ce titre,le premier mode de fonctionnement supplémentaire représente l’organisation du troisième circuit400 et le parcours du fluide réfrigérant lors de l’utilisation du procédé de démarrage propre àl’invention.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 460 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une haute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 462. Dans le troisième échangeur de chaleur 462, le fluide réfrigéranttransfère des calories au flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 462 dans unespace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisièmeéchangeur de chaleur 462, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ou essentiellement liquide. Leliquide réfrigérant passe ensuite dans l’échangeur de chaleur interne 464, où il cède des caloriesau fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur interne 464 dans le sens contraire. A lasortie de l’échangeur de chaleur interne 464, le fluide réfrigérant issu du troisième échangeur dechaleur 462 est sous-refroidi par conséquent totalement liquide. La pompe 446 étant à l’arrêt etle troisième organe de détente 484 étant fermé, le fluide réfrigérant est dirigé vers le premiersous-circuit 420. Le fluide réfrigérant traverse le premier organe de détente 426 et subit unebaisse de pression, passant de la haute pression à une basse pression, par exemple 3 bars. Lefluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 424, où il refroidit etassèche le flux d’air circulant dans le premier échangeur de chaleur 424 et destiné à être dirigévers l’habitacle du véhicule. En même temps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, le fluideréfrigérant se réchauffe. Le fluide réfrigérant est gazeux ou essentiellement gazeux à sa sortie dupremier échangeur de chaleur 424· La deuxième vanne 436 étant fermée, le fluide réfrigérant necircule pas dans la portion de contournement 434 mais passe dans l’accumulateur 432. Après sonpassage dans l’accumulateur 432, le fluide réfrigérant traverse l’échangeur de chaleur interne 464,où il absorbe des calories en provenance du fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleurinterne 464 dans le sens contraire. A la sortie de l’échangeur de chaleur interne 464, le fluideréfrigérant issu de l’accumulateur 432 est totalement gazeux. Le fluide réfrigérant est ensuitedirigé dans le compresseur 422 et passe ainsi de la basse pression à la haute pression. Le fluideréfrigérant traverse ensuite la première vanne 428 avant de recommencer son circuit.
Le deuxième mode supplémentaire de fonctionnement, illustré à la figure 17, permet defaire baisser la température à l’intérieur de l’habitacle du véhicule tout en refroidissant le moteurélectrique du véhicule. Ce deuxième mode supplémentaire de fonctionnement est similaire au deuxième mode additionnel de fonctionnement illustré à la figure 13· Ce mode de fonctionnementadditionnel faisant appel à la pompe 446, il nécessite l’exécution préalable du procédé dedémarrage selon l’invention, avant son utilisation, de manière à prévenir la cavitation du fluideréfrigérant au sein de la pompe 446.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 460 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une baute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 462. Dans le troisième échangeur de chaleur 462, le fluide réfrigéranttransfère des calories au flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 462 dans unespace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisièmeéchangeur de chaleur 462, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ou essentiellement liquide. A lasortie du troisième échangeur de chaleur 462, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ouessentiellement liquide.
Une partie du fluide réfrigérant est ensuite dirigé vers le deuxième sous-circuit 4-4-0, uneautre partie continuant sa circulation dans la partie commune 460, vers l’échangeur de chaleurinterne 464.
La partie du fluide réfrigérant continuant sa circulation dans la partie commune 460 passeensuite dans l’échangeur de chaleur interne 464, où il cède des calories au fluide réfrigéranttraversant l’échangeur de chaleur interne 464 dans le sens contraire. Le fluide réfrigérant circuleensuite dans le premier sous-circuit 420.
Dans le premier sous-circuit 420, le fluide réfrigérant traverse le premier organe de détente426 et subit une baisse de pression, passant de la haute pression à une basse pression, parexemple 3 bars. Le fluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur 424, oùil refroidit et assèche le flux d’air circulant dans le premier échangeur de chaleur 424 et destiné àêtre dirigé vers l’habitacle du véhicule. En même temps qu’il refroidit et assèche le flux d’air, lefluide réfrigérant se réchauffe. Le fluide réfrigérant est gazeux ou essentiellement gazeux à sasortie du premier échangeur de chaleur 424· La deuxième vanne 436 étant fermée, le fluideréfrigérant ne circule pas dans la portion de contournement 434 mais passe dans l’accumulateur432. Après son passage dans l’accumulateur 432, le fluide réfrigérant traverse l’échangeur dechaleur interne 464, où il absorbe des calories en provenance du fluide réfrigérant traversantl’échangeur de chaleur interne 464 dans le sens contraire. A la sortie de l’échangeur de chaleurinterne 464, le fluide réfrigérant issu de l’accumulateur 432 est totalement gazeux. Le fluideréfrigérant est ensuite dirigé dans le compresseur 422 et passe ainsi de la basse pression à lahaute pression. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la première vanne 428 avant d’être mêlé à lapartie du fluide réfrigérant circulant dans le deuxième sous-circuit 440 pour recommencer soncircuit.
Dans le deuxième sous-circuit 4-4-0, la partie du fluide réfrigérant traverse le cinquièmeéchangeur de chaleur 45θ, où le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d’air circulantdans le cinquième échangeur de chaleur 45θ, ce qui abaisse encore la température du fluideréfrigérant. Ainsi, à la sortie du cinquième échangeur de chaleur interne 45θ, le fluide réfrigérantest sous-refroidi et par conséquent totalement liquide. Le fluide réfrigérant est ensuite aspiré puisreflué par la pompe 446 en direction du deuxième échangeur de chaleur 444· Le fluideréfrigérant circule au sein du deuxième échangeur de chaleur 444, où il absorbe des calories enprovenance de la chaîne de traction du véhicule, ce qui refroidit la chaîne de traction du véhiculetout en faisant augmenter la température du fluide réfrigérant. A la sortie du deuxième échangeurde chaleur, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux, essentiellement gazeux ou diphasique liquide-gazeux. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente 442 inactif et qui n’adonc aucune action sur la pression du fluide réfrigérant qui circule en son sein. Le fluideréfrigérant est ensuite collecté dans la partie commune 460 avec la partie du fluide réfrigérantayant circulé dans le premier sous-circuit 420 et recommence le circuit.
La figure 18 montre un troisième mode supplémentaire de fonctionnement. Dans ce modede fonctionnement, le circuit de fluide réfrigérant fonctionne comme une pompe à chaleur. Leprocédé de démarrage selon l’invention n’est pas nécessaire à l’utilisation de ce mode defonctionnement.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 460 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une basse pression, par exemple 3 bars, dans un sens inverse à celuidans lequel il circulait dans les exemples précédents. Notamment, le fluide réfrigérant circule dansle premier échangeur de chaleur 462, avant d’être dirigé dans la portion de contournement 434·Dans le premier échangeur de chaleur 462, le fluide réfrigérant absorbe des calories provenant duflux d’air circulant dans le premier échangeur de chaleur 462 dans un espace séparé maisadjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant. A la sortie du troisième échangeur de chaleur462, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux ou essentiellement gazeux. La première vanne 428étant fermée et la deuxième vanne 436 étant ouverte, le fluide réfrigérant circule dans la portionde contournement 434 puis dans l’accumulateur 432. Le fluide réfrigérant passe ensuite parl’échangeur de chaleur interne 464, où le fluide réfrigérant passant par la partie de l’échangeur dechaleur interne 464 disposé sur la partie commune 460 et le fluide passant par la partie del’échangeur de chaleur interne 464 disposé sur le premier sous-circuit 420 n’effectue que peu oupas d’échange, les deux portions du fluide étant à basse pression.
Le fluide réfrigérant est ensuite comprimé par le compresseur 422 pour atteindre unehaute pression, par exemple 21 bars, avant d’être dirigé vers le troisième sous-circuit 480.
Au sein du troisième sous-circuit 480, le fluide réfrigérant circule dans le quatrième échangeur de chaleur 482, où le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d’air circulantdans le quatrième échangeur de chaleur 482. Le fluide réfrigérant est ainsi refroidi par sonpassage dans le quatrième échangeur de chaleur 482. Après son passage dans le quatrièmeéchangeur de chaleur 482, le fluide réfrigérant est détendu par son passage dans le troisièmeorgane de détente 484, passant de la haute pression à la basse pression. Le fluide réfrigérant estensuite collecté dans la partie commune 460 où il traverse l’échangeur de chaleur interne 464· Ausein de l’échangeur de chaleur interne 464, le fluide réfrigérant n’effectue pas d’échange, les deuxportions du fluide étant à basse pression. Le fluide réfrigérant est ensuite dirigé vers le troisièmeéchangeur de chaleur 462 pour recommencer le circuit.
La figure 19 montre un quatrième mode supplémentaire de fonctionnement. Dans ce modede fonctionnement, le circuit de fluide réfrigérant fonctionne comme une pompe à chaleur, enfaisant appel à la pompe 446 plutôt qu’au compresseur 422 pour assurer la circulation du fluideréfrigérant dans le quatrième circuit 4θθ· Ce mode de fonctionnement supplémentaire faisantappel à la pompe 446, il nécessite l’exécution préalable du procédé de démarrage selonl’invention, avant son utilisation, de manière à prévenir la cavitation du fluide réfrigérant au seinde la pompe 446.
Le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 460 sous forme gazeuse ouessentiellement gazeuse, à une haute pression, par exemple 21 bars, et circule dans le troisièmeéchangeur de chaleur 462. Dans le troisième échangeur de chaleur 462, le fluide réfrigéranttransfère des calories au flux d’air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 462 dans unespace séparé mais adjacent de l’espace où circule le fluide réfrigérant, ce qui réchauffe le fluxd’air tout en refroidissant le fluide réfrigérant circulant dans le troisième échangeur de chaleur462. A la sortie du troisième échangeur de chaleur 462, le fluide réfrigérant est à l’état liquide ouessentiellement liquide.
Une partie du fluide réfrigérant est ensuite dirigé vers le deuxième sous-circuit 44θ, uneautre partie continuant sa circulation dans la partie commune 460, vers l’échangeur de chaleurinterne 464·
La partie du fluide réfrigérant circulant dans le deuxième sous-circuit 440 traverse lecinquième échangeur de chaleur 450, où le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d’aircirculant dans le cinquième échangeur de chaleur 450, ce qui abaisse encore la température dufluide réfrigérant. Ainsi, à la sortie du cinquième échangeur de chaleur interne 450, le fluideréfrigérant est sous-refroidi et par conséquent totalement liquide. Le fluide réfrigérant est ensuiteaspiré puis reflué par la pompe 446 en direction du deuxième échangeur de chaleur 444· Lefluide réfrigérant circule au sein du deuxième échangeur de chaleur 444, où il absorbe descalories en provenance de la chaîne de traction du véhicule, ce qui refroidit la chaîne de traction du véhicule tout en faisant augmenter la température du fluide réfrigérant. A la sortie dudeuxième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant est à l’état gazeux, essentiellement gazeux oudiphasique liquide-gazeux. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente442 inactif et qui n’a donc aucune action sur la pression du fluide réfrigérant qui circule en sonsein. Le fluide réfrigérant est ensuite collecté dans la partie commune 460 avec la partie du fluideréfrigérant ayant circulé dans le troisième sous-circuit 480 pour recommencer le circuit.
La partie du fluide réfrigérant continuant sa circulation dans la partie commune 460 passeensuite dans l’échangeur de chaleur interne 464· Le premier organe de détente 426 étant fermé,le fluide réfrigérant ne circule pas dans le premier sous-circuit 420, et par conséquence pas dansla partie de l’échangeur de chaleur interne 464 situé dans le premier sous-circuit 420.L’échangeur de chaleur interne 464 est donc inerte, c’est-à-dire qu’aucun échange de chaleur n’alieu au sein de celui-ci. Le fluide réfrigérant est ensuite dirigé vers le troisième sous-circuit 480par la première branche 488, avant de passer par le troisième organe de détente 484· Letroisième organe de détente 484 étant inerte, le fluide réfrigérant ne subit aucune variation depression. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le quatrième échangeur de chaleur 482, où iltransfère des calories au flux d’air circulant dans le quatrième échangeur de chaleur 482, ce quiréchauffe le flux d’air tout en refroidissant le fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est ensuitepar la première vanne 428 avant d’être collecté dans la partie commune 460 avec la partie dufluide réfrigérant circulant dans le deuxième sous-circuit 440 pour recommencer le circuit.
Dans la description qui précède, l’échange calorifique entre le fluide réfrigérant et la chaînede traction ou l’un de ses éléments se fait de manière directe, c’est-à-dire que l’échange se faitsans intermédiaire, par exemple par circulation du fluide réfrigérant au contact de la chaîne detraction ou l’un de ses éléments. On comprendra cependant que l’on peut avoir un échangeindirect entre la chaîne de traction ou l’un de ses éléments et le fluide réfrigérant circulant dans ledeuxième échangeur de chaleur, c’est-à-dire un échange par l’intermédiaire d’un autre fluide,notamment de l’air, de l’eau ou de l’huile, qui échangerait simultanément avec le fluide réfrigérantd’une part et avec la chaîne de traction ou l’un de ses éléments d’autre part.
Le fluide réfrigérant est un fluide réfrigérant ou un mélange de fluide réfrigérant, de lafamille des hydrochlorofluorocarbures (HCFC), ou des hydrofluorocarbures (HFC). Le fluideréfrigérant peut notamment être du R134a ou du 1234YF. Le fluide réfrigérant peut également êtrele dioxyde de carbone connu sous l’acronyme R744·
La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre lesobjectifs qu’elle s’est fixé et notamment de proposer un procédé de démarrage d’un circuit defluide réfrigérant permettant notamment d’empêcher la cavitation au sein de la pompe liquide ducircuit.
Cette configuration permet d’utiliser un même fluide réfrigérant avec deux bouclescommunes débouchant sur un condenseur haute pression commun. Cet agencement permetnotamment d’utiliser un même fluide avec deux sous-circuits distincts pour arriver à unéchangeur de chaleur commun fonctionnant comme un condenseur haute pression. Les pertes depression occasionnées par les différents échangeurs de chaleur du circuit sont ainsi compenséespar la pompe, ce qui permet de limiter la consommation du système dans certaines conditions,notamment pour le refroidissement du moteur électrique du véhicule.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier auprocédé de démarrage qui vient d’être décrit à titre d’exemple non limitatif, dès lors que l’on meten œuvre une étape d’arrêt de la pompe et du compresseur, et une étape de mise en route ducompresseur pendant une durée inférieure à 2 minutes.
En tout état de cause, l’invention ne saurait se limiter au mode de réalisationspécifiquement décrit dans ce document, et s’étend en particulier à tous moyens équivalents et àtoute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de démarrage d’un circuit de fluide réfrigérant (100, 200, 300), comprenant aumoins : un premier sous-circuit (120, 220, 320) dans lequel est agencé au moins un compresseur(122, 222, 322), un premier échangeur de chaleur (124, 224, 324) et un premier organe dedétente (126, 226, 326), un deuxième sous-circuit (140, 240, 340) dans lequel est agencé au moins un deuxièmeorgane de détente (142, 242, 342), un deuxième échangeur de chaleur (144, 244, 344)associé à une chaîne de traction du véhicule et une pompe (146, 246, 346), un troisième échangeur de chaleur (162, 262, 362) commun au premier sous-circuit (120,220, 320) et au deuxième sous-circuit (140, 240, 340), le procédé de démarrage comprenant au moins une étape initiale d’arrêt de la pompe (146,246, 346) et du compresseur (122, 222, 322), et une étape de mise en route du compresseur(122, 222, 322) pendant une durée inférieure à 2 minutes.
  2. 2. Procédé de démarrage selon la revendication précédente, comprenant une étape additionnellede diminution du débit d’un flux d’air traversant le troisième échangeur de chaleur (162, 262,362).
  3. 3- Procédé de démarrage selon la revendication précédente, la diminution du débit du flux d’airétant opérée par l’arrêt d’un groupe moto-ventilateur (104, 204, 304) agencé en regard dutroisième échangeur de chaleur (162, 262, 362) et/ou par la fermeture d’au moins un volet(106, 206, 306) agencé en regard du troisième échangeur de chaleur (162, 262, 362).
  4. 4. Procédé de démarrage selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel l’étapeadditionnelle de diminution du débit du flux d’air et l’étape de mise en route du compresseur(122, 222, 322) sont simultanées.
  5. 5- Procédé de démarrage l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant uneétape additionnelle d’activation de la pompe (146, 246, 346).
  6. 6. Procédé de démarrage selon la revendication précédente, dans lequel l’étape additionnelled’activation de la pompe (146, 246, 346) prend place après la fin de l’étape de mise en routedu compresseur (122, 222, 322).
  7. 7- Circuit de fluide réfrigérant pour véhicule à propulsion au moins en partie électrique,comprenant au moins : un premier sous-circuit (120, 220, 320) dans lequel est agencé au moins un compresseur(122, 222, 322), un premier échangeur de chaleur (124, 224, 324) et un premier organe dedétente (126, 226, 326), un deuxième sous-circuit (140, 240, 34θ) dans lequel est agencé au moins un deuxièmeorgane de détente (142, 242, 342), un deuxième échangeur de chaleur (144, 244, 344)associé à une chaîne de traction du véhicule et une pompe (146, 246, 346), un troisième échangeur de chaleur (162, 262, 362) commun au premier sous-circuit (120,220, 320) et au deuxième sous-circuit (140, 240, 34θ)> le compresseur (122, 222, 322) étant configuré pour être mis en route au démarrage pendantune durée inférieure à 2 minutes.
  8. 8. Circuit selon la revendication précédente, dans lequel la pompe (146, 246, 346) est agencéeen amont du deuxième échangeur de chaleur (144, 244, 344)·
  9. 9- Circuit selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, comprenant un troisième sous-circuit (280, 380) indépendant du premier sous-circuit (120, 220, 320) et du deuxième sous-circuit (140, 240, 34θ)> le troisième sous-circuit (280, 380) comprenant un quatrièmeéchangeur de chaleur (282, 382).
  10. 10. Véhicule caractérisé en ce qu’il comprend un circuit de fluide réfrigérant (100, 200, 3θθ) selonl’une quelconque des revendications 7 à 9·
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