FR3071912A1 - Systeme de climatisation multi-evaporateurs pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Système de climatisation (1), destiné à être intégré dans un véhicule automobile, comprenant une boucle principale (10) comportant un échangeur de chaleur (12), et un compresseur (11) disposé en amont dudit échangeur de chaleur (12), ledit système de climatisation comprenant en outre au moins deux boucles froides (20, 30) comportant chacune un détendeur (22, 32), un échangeur de chaleur (23, 33) disposé en aval dudit détendeur (22, 32) associé et une vanne amont (21, 31) disposée en amont dudit détendeur (22, 32) associé, la boucle principale (10) et les deux boucles froides (20, 30) étant parallèles entre elles et parcourues par un fluide frigorigène. Chacune des boucles froides (20, 30) comprend une vanne aval (24, 34) disposée en aval de l'échangeur de chaleur associé (23, 33).
Description
La présente invention concerne le domaine des systèmes de climatisation de véhicules automobiles.
Plus particulièrement, l’invention concerne les systèmes de climatisation dits « multi-évaporateurs » comprenant un seul compresseur et au moins deux boucles froides positionnées en parallèle et comportant chacune un échangeur de chaleur.
De manière générale, les échangeurs de chaleur de tels systèmes de climatisation « multi-évaporateurs » sont destinés à être intégrés dans différentes installations de chauffage, ventilation et climatisation d’air, dites « HVAC, Heating, Ventilation, Airconditionning » en termes anglo-saxons afin d’assurer une capacité de refroidissement à différents endroits du véhicule automobile.
De tels systèmes de climatisation « multi-évaporateurs » permettent d’échanger de la chaleur avec une ou plusieurs boucles froides par l’intermédiaire d’une pluralité d’échangeurs de chaleur de type évaporateur ou refroidisseur de fluide secondaire dit « chiller » en termes anglo-saxons. Lorsque le refroidissement n’est pas nécessaire à certains endroits du véhicule, il est préférable de fermer hermétiquement une ou plusieurs boucles froides afin d’optimiser le rendement énergétique du système.
On pourra à cet égard se référer au document CN 102506498 qui décrit un tel système de climatisation comprenant deux boucles froides comportant chacune un évaporateur et un détendeur. Une vanne électromagnétique est disposée dans chacune des boucles froides.
Toutefois, la charge de fluide frigorigène à l’état liquide n’étant pas identique dans chacune des boucles froides, la fermeture d’une ou plusieurs boucles froides d’un tel système de climatisation peut engendrer des dysfonctionnements du système de climatisation.
En effet, les systèmes de climatisation « multi-évaporateurs » ont pour objectif de fournir une puissance calorifique correspondant à la demande de refroidissement à chaque instant dans chacune des boucles froides. Des oscillations, voire des déséquilibres peuvent apparaître lorsque la demande de refroidissement varie dans chacune des boucles froides, notamment à cause du caractère intrinsèque des systèmes de climatisation multi-évaporateurs comprenant des échangeurs de chaleur de puissance nominale différente, ainsi que des conduites de longueur différente.
Il existe un besoin pour optimiser le rendement énergétique des systèmes de climatisation « multi-évaporateurs » en adaptant la charge de fluide frigorigène à la demande de refroidissement dans chacune des boucles froides à chaque instant.
La présente invention a pour objet un système de climatisation, dit « multi-évaporateurs », destiné à être intégré dans un véhicule automobile, comprenant une boucle principale comportant un échangeur de chaleur, par exemple un condenseur à air ou à eau, et un compresseur, par exemple à commande électrique ou mécanique, disposé en amont dudit échangeur de chaleur. Ledit système de climatisation comprend en outre au moins deux boucles froides comprenant chacune un détendeur, par exemple de type à orifice calibré, à commande électronique ou thermostatique, un échangeur de chaleur, tel que par exemple un évaporateur à air, disposé en aval du détendeur et une vanne amont disposée en amont du détendeur associé. La boucle principale et les deux boucles froides sont parallèles entre elles et parcourues par un fluide frigorigène,
Chacune des boucles froides comprend une vanne aval disposée en aval de l’échangeur de chaleur associé.
Avantageusement, le système de climatisation comprend une troisième boucle froide, parcourue par un fluide frigorigène et disposée en parallèle des première et deuxième boucles froides. Ladite troisième boucle froide comprend, dans le sens d’écoulement du fluide frigorigène, une troisième vanne amont, un troisième détendeur, par exemple de type à orifice calibré et à commande électronique ou thermostatique, disposé en aval de la troisième vanne amont, un troisième échangeur de chaleur, tel que par exemple un refroidisseur de fluide secondaire ou « chiller » en termes anglo-saxons, et une troisième vanne aval disposée en aval de l’échangeur de chaleur.
Le système de climatisation peut également comprendre une boucle secondaire, parcourue par un fluide secondaire, tel que par exemple, de l’eau additionnée de glycol, et disposée en parallèle de la troisième boucle froide. Ladite boucle secondaire comprend dans le sens d’écoulement du fluide secondaire, le troisième échangeur de chaleur, un quatrième échangeur de chaleur et une pompe.
Ainsi, la troisième boucle froide échange de la chaleur avec la boucle secondaire par l’intermédiaire du « chiller ».
Avantageusement, le système de climatisation est destiné à être intégré dans un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant au moins une batterie électrique, et le quatrième échangeur de chaleur est configuré pour échanger des calories avec les cellules d’au moins une batterie du véhicule automobile.
La boucle secondaire peut également comprendre un cinquième échangeur de chaleur, par exemple à air, de type radiateur.
Avantageusement, le système de climatisation comprend en outre une unité de commande électronique configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes amont et aval de chacune des boucles froides en fonction de la demande de refroidissement dans l’habitacle du véhicule automobile.
Ainsi, il est possible de commander simultanément ou alternativement l’ouverture et la fermeture d’une vanne amont et aval d’une même boucle froide.
Par exemple, la première vanne amont et la première vanne aval de la première boucle froide sont, par défaut, en position ouverte, alors que les deuxième et troisième vannes amont, ainsi que les deuxième et troisième vannes aval sont, par défaut, en position fermée.
Cette configuration permet de réduire la consommation d’énergie électrique.
Les vannes amont et aval sont, par exemple, des vannes à commande électromagnétique.
Les vannes aval peuvent être de type vanne anti-retour.
Par exemple, chacun de échangeurs de chaleur est destiné à être intégré dans différentes installations de chauffage, ventilation et climatisation d’air, dites « HVAC, Heating, Ventilation, Airconditionning » en termes anglo-saxons afin d’assurer une capacité de refroidissement à différents endroits du véhicule automobile.
Selon un second aspect, l’invention concerne un véhicule automobile comprenant un système de climatisation décrit précédemment.
D’autres buts, caractéristiques et avantages des modes de réalisation de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence à la figure unique annexée sur laquelle est représenté schématiquement un système de climatisation multi-évaporateurs selon l’invention.
On a représenté sur la figure un système de climatisation 1, dit « multi-évaporateurs », destiné à être intégré dans un véhicule automobile électrique ou hybride (non représenté).
Tel qu’illustré, le système de climatisation 1 comprend une boucle principale 10, trois boucles froides 20, 30, 40 et une boucle secondaire 50.
Un fluide frigorigène dit fluide principal circule dans la boucle principale 10 et les trois boucles froides 20, 30, 40. La boucle secondaire 50 dite chaude est quant à elle parcourue par un fluide secondaire, tel que par exemple, de l’eau additionnée de glycol.
La boucle principale 10 comprend un échangeur de chaleur 12, tel que par exemple un condenseur à air ou à eau, et un compresseur
11, par exemple à commande électrique ou mécanique, dont la sortie est reliée avec l’entrée du condenseur 12.
Les trois boucles froides 20, 30, 40 sont disposées en parallèle et connectées en amont avec la sortie du condenseur 12 et en aval avec l’entrée du compresseur 11.
La première boucle froide 20 comprend, dans le sens d’écoulement du fluide frigorigène, une première vanne amont 21, un premier détendeur 22, par exemple de type à orifice calibré à commande électronique ou thermostatique, un premier échangeur de chaleur 23, tel que par exemple un évaporateur à air, et une première vanne aval 24.
La deuxième boucle froide 30 comprend, dans le sens d’écoulement du fluide frigorigène, une deuxième vanne amont 31, un deuxième détendeur 32, par exemple de type à orifice calibré à commande électronique ou thermostatique, un deuxième échangeur de chaleur 33, tel que par exemple un évaporateur à air, et une deuxième vanne aval 34.
La troisième boucle froide 40 comprend, dans le sens d’écoulement du fluide frigorigène, une troisième vanne amont 41, un troisième détendeur 42, par exemple de type à orifice calibré à commande électronique ou thermostatique, un troisième échangeur de chaleur 43, tel que par exemple un refroidisseur de fluide secondaire ou « chiller » en termes anglo-saxons, et une troisième vanne aval 44.
Les vannes amont 21, 31, 41 sont disposées en amont du détendeur associé 22, 32, 42 et les vannes aval 24, 34, 44 sont disposées en aval de l’échangeur associé 23, 33, 43.
Les vannes amont et aval sont des vannes à commande électromagnétique.
En variante, les vannes aval peuvent être de type vanne antiretour.
Chacun des échangeurs de chaleur 23, 33, 43 est destiné à être intégré dans différentes installations de chauffage, ventilation et climatisation d’air (non représentées), dites « HVAC, Heating, Ventilation, Air-conditionning » en termes anglo-saxons afin d’assurer une capacité de refroidissement à différents endroits du véhicule automobile.
La boucle secondaire 50 dite chaude comprend, dans le sens d’écoulement du fluide secondaire, le troisième échangeur de chaleur ou « chiller » 43, un quatrième échangeur de chaleur 51 configuré, par exemple pour échanger des calories avec les cellules d’une ou plusieurs batteries du véhicule automobile, et une pompe 52. La boucle secondaire 50 peut également comprendre un cinquième échangeur de chaleur (non représenté), par exemple à air, de type radiateur.
En variante, on pourrait également prévoir un véhicule automobile comprenant un moteur thermique. Dans ce cas, le quatrième échangeur 51 serait un refroidisseur d’air de suralimentation du turbo.
La troisième boucle froide 40 échange de la chaleur avec la boucle secondaire 50 par l’intermédiaire du chiller 43.
Le système de climatisation 1 comprend en outre une unité de commande électronique 60 configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes amont et aval de chacune des boucles froides 20, 30, 40 en fonction de la demande de refroidissement.
Ainsi, il est possible de commander simultanément ou alternativement l’ouverture et la fermeture d’une vanne amont et aval d’une même boucle froide.
La première vanne amont 21 et la première vanne aval 24 sont, par défaut, en position ouverte, alors que les deuxième et troisième vannes amont 31, 41, ainsi que les deuxième et troisième vannes aval 34, 44 sont, par défaut, en position fermée. Cette configuration permet de réduire la consommation d’énergie électrique.
En variante, on pourrait prévoir que l’ensemble des vannes soit, par défaut, en position ouverte ou fermée.
Grâce à la présente invention, il est possible d’adapter la quantité de fluide frigorigène au besoin de refroidissement de chacune des boucles froides à chaque instant au moyen des vannes aval et des vannes amont.
REVENDICATIONS
Claims (12)
1. Système de climatisation (1), destiné à être intégré dans un véhicule automobile, comprenant une boucle principale (10) comportant un échangeur de chaleur (12), et un compresseur (11) disposé en amont dudit échangeur de chaleur (12), ledit système de climatisation comprenant en outre au moins deux boucles froides (20, 30) comportant chacune un détendeur (22, 32), un échangeur de chaleur (23, 33) disposé en aval dudit détendeur (22, 32) associé et une vanne amont (21, 31) disposée en amont dudit détendeur (22, 32) associé, la boucle principale (10) et les deux boucles froides (20, 30) étant parallèles entre elles et parcourues par un fluide frigorigène, caractérisé en ce que chacune des boucles froides (20, 30) comprend une vanne aval (24, 34) disposée en aval de l’échangeur de chaleur associé (23, 33).
2. Système de climatisation selon la revendication 1, comprenant une troisième boucle froide (40), parcourue par un fluide frigorigène et disposée en parallèle des première et deuxième boucles froides (20, 30), ladite troisième boucle froide (40) comprenant, dans le sens d’écoulement du fluide frigorigène, une troisième vanne amont (41), un troisième détendeur (42) disposé en aval de ladite troisième vanne amont (41), un troisième échangeur de chaleur (43) et une troisième vanne aval (44) disposée en aval du troisième échangeur de chaleur (43).
3. Système de climatisation selon la revendication 2, comprenant une boucle secondaire (50) parcourue par un fluide secondaire et disposée en parallèle de la troisième boucle froide (40), ladite boucle secondaire (50) comprenant, dans le sens d’écoulement du fluide secondaire, le troisième échangeur de chaleur (43), un quatrième échangeur de chaleur (51) et une pompe (52).
4. Système de climatisation selon la revendication 3, destiné à être intégré dans un véhicule automobile électrique ou hybride comprenant au moins une batterie électrique, dans lequel le quatrième échangeur de chaleur (51) est configuré pour échanger des calories avec les cellules d’au moins une batterie du véhicule automobile.
5. Système de climatisation selon Tune quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une unité de commande électronique (60) configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes amont et aval (21, 31, 41 ; 24, 34, 44) de chacune des boucles froides (20, 30, 40) en fonction de la demande de refroidissement.
6. Système de climatisation selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première vanne amont (21) et la première vanne aval (24) de la première boucle froide (20) sont, par défaut, en position ouverte.
7. Système de climatisation selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième vanne amont (31) et la deuxième vanne aval (34) de la deuxième boucle froide (30) sont, par défaut, en position fermée.
8. Système de climatisation selon la revendication 2 et Tune quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la troisième vanne amont (41) et la troisième vanne aval (44) de la troisième boucle froide (40) sont, par défaut, en position fermée.
9. Système de climatisation selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans lequel les vannes amont et aval (21, 31,41 ; 24, 34, 44) sont des vannes à commande électromagnétique.
10. Système de climatisation selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans lequel les vannes aval (24, 34, 44) sont de type vanne anti-retour.
11. Système de climatisation selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun des échangeurs de chaleur (23, 33, 43) est destiné à être intégré dans différentes installations de chauffage, ventilation et climatisation d’air d’un véhicule automobile.
12. Véhicule automobile comprenant un système de climatisation (1) selon Tune quelconque des revendications précédentes.
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