FR3106881A1 - Dispositif de gestion thermique pour véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
Dispositif de gestion thermique (1) pour véhicule automobile dans lequel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, ledit dispositif de gestion thermique (1) comportant : une boucle principale (A) comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur (3), un évapo/condenseur (5), un premier dispositif de détente (7) et un premier évaporateur (9), une première branche de dérivation (B) comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un deuxième dispositif de détente (11) et un refroidisseur (13), un dispositif d’équilibrage (C) comportant une première conduite (C1) d’arrivée de fluide réfrigérant à haute pression, une deuxième conduite (C2) d’arrivée de fluide réfrigérant à basse pression et une troisième conduite (C3) de sortie de fluide réfrigérant, ledit dispositif d’équilibrage (C) étant configuré pour détendre le fluide réfrigérant à haute pression arrivant via la première conduite (C1) d’arrivée et pour comprimer le fluide réfrigérant à basse pression arrivant via la deuxième conduite (C2) d’arrivée de sorte que le fluide réfrigérant sortant par la troisième conduite (C3) de sortie soit à une pression sensiblement égale à la pression du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur (13). Figure d’abrégé figure 6
Description
L’invention se rapporte au domaine des dispositifs de gestion thermique pour véhicules automobiles et plus particulièrement à un dispositif de gestion thermique pour véhicules automobiles électriques ou hybrides dans le cadre de la gestion thermique de l’habitacle et des batteries.
Les véhicules automobiles électriques ou hybrides actuels comportent de plus en plus souvent un dispositif de gestion thermique permettant la gestion thermique d’un flux d’air à destination de l’habitacle. Ce dispositif de gestion thermique comporte ainsi généralement un circuit de climatisation permettant de refroidir ce flux d’air au moyen d’un évaporateur. Ce circuit de climatisation peut également comporter un refroidisseur afin de gérer thermiquement les batteries. En effet, afin qu’elles soient les plus efficaces possible, ces batteries doivent rester à une température optimale de fonctionnement. Il est donc nécessaire de les refroidir en utilisation pour ne pas qu’elles dépassent excessivement cette température optimale de fonctionnement.
Cependant, lorsque les besoins de refroidissement des batteries sont importants, le refroidissement de ces dernières peut se faire au détriment du refroidissement du flux d’air à destination de l’habitacle. Cela est particulièrement le cas lors d’une charge rapide des batteries.
Une solution connue est de permettre le passage d’un fluide réfrigérant à une pression et un débit différents dans l’évaporateur et le refroidisseur afin de moduler la puissance de refroidissement entre l’évaporateur et le refroidisseur selon les besoins.
Cependant, une telle solution peut entraîner des architectures complexes et coûteuses. De plus, de telles architectures peuvent ne pas permettre certains modes de fonctionnement ou bien les permettre mais avec une efficacité dégradée.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un dispositif de gestion thermique amélioré.
La présente invention concerne donc un dispositif de gestion thermique pour véhicule automobile dans lequel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, ledit dispositif de gestion thermique comportant:
- une boucle principale comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un évapo/condenseur, un premier dispositif de détente et un premier évaporateur,
- une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement, disposé en aval de l’évapo/condenseur, entre ledit évapo/condenseur et le premier dispositif de détente, à un deuxième point de raccordement disposé en amont du compresseur, entre le premier évaporateur et ledit compresseur, ladite première branche de dérivation comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un deuxième dispositif de détente et un refroidisseur,
- un dispositif d’équilibrage comportant:
- une première conduite d’arrivée de fluide réfrigérant à haute pression connectée à un troisième point de raccordement disposée sur boucle principale en aval du compresseur entre ledit compresseur et l’évapo/compresseur,
- une deuxième conduite d’arrivée de fluide réfrigérant à basse pression connectée à un quatrième point de raccordement disposé sur boucle principale en aval du premier évaporateur, entre ledit premier évaporateur et le deuxième point de raccordement,
- une troisième conduite de sortie de fluide réfrigérant connectée à un cinquième point de raccordement disposé entre le quatrième et le deuxième point de raccordement,
Selon un aspect de l’invention, la boucle principale comporte en outre un dispositif de blocage du fluide réfrigérant entre le quatrième et le cinquième point de raccordement.
Selon un autre aspect de l’invention, la première conduite d’arrivée comporte un troisième dispositif de détente.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte un dispositif de séparation de phase du fluide réfrigérant disposé sur la branche principale en aval du premier évaporateur, entre ledit premier évaporateur et le quatrième point de raccordement.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte une deuxième branche de dérivation reliant un sixième point de raccordement disposé sur la branche principale en amont du premier dispositif de détente, entre le premier point de raccordement et ledit premier dispositif de détente, à un septième point de raccordement disposé sur la branche principale en amont du deuxième point de raccordement, entre le dispositif de blocage et ledit deuxième point de raccordement,
ladite deuxième branche de dérivation comportant un deuxième évaporateur,
le dispositif de gestion thermique comportant en outre un quatrième dispositif de détente disposé entre le premier point de raccordement et le deuxième évaporateur.
ladite deuxième branche de dérivation comportant un deuxième évaporateur,
le dispositif de gestion thermique comportant en outre un quatrième dispositif de détente disposé entre le premier point de raccordement et le deuxième évaporateur.
Selon un autre aspect de l’invention, le quatrième dispositif de détente est disposé sur la deuxième branche de dérivation en amont du deuxième évaporateur.
Selon un autre aspect de l’invention, le quatrième dispositif de détente est disposé sur la branche principale en amont du sixième point de raccordement.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte un sous-refroidisseur disposé sur la branche principale en aval de l’évapo/condenseur, entre ledit évapo/condenseur et le premier point de raccordement.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte un échangeur de chaleur interne comportant une partie haute pression disposée sur la branche principale en aval de l’évapo/condenseur et une partie basse pression disposée sur la branche principale en amont du deuxième point de raccordement.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte:
- une troisième branche de dérivation reliant un huitième point de raccordement disposé sur la branche principale en amont de l’évapo/condenseur, entre le compresseur et ledit évapo/condenseur, à un neuvième point de raccordement disposé sur la branche principale en aval du huitième point de raccordement, entre ledit huitième point de raccordement et l’évapo/condenseur, ladite troisième branche de dérivation comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un radiateur et un cinquième dispositif de détente,
- une quatrième branche de dérivation reliant un dixième point de raccordement disposé sur la branche principale en aval de l’évapo/condenseur, entre ledit évapo/condenseur et le premier point de raccordement, à un onzième point de raccordement disposé sur la branche principale en aval du premier évaporateur, entre ledit premier évaporateur et le compresseur,
- un premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du compresseur vers l’évapo/condenseur ou le radiateur,
- un deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance de l’évapo/condenseur vers le premier point de raccordement et/ou vers la quatrième branche de dérivation.
Selon un autre aspect de l’invention, la troisième branche de dérivation comporte un douzième et un treizième point de raccordement disposés de part et d’autre de la partie haute pression de l’échangeur de chaleur interne de sorte à former:
- une première section reliant le huitième et le douzième point de raccordement, ladite première section comportant le radiateur, et
- une deuxième section reliant le treizième et le neuvième point de raccordement, ladite deuxième section comportant le cinquième dispositif de détente.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif d’équilibrage comporte un éjecteur comportant une première entrée de fluide à haute pression reliée à la première conduite d’arrivée, une deuxième entrée de fluide à basse pression reliée à la deuxième conduite d’arrivée et une sortie d’éjection reliée à la troisième conduite de sortie.
Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif d’équilibrage comporte un ensemble mécanique détendeur-compresseur, ledit ensemble mécanique détendeur-compresseur comportant une turbine de détente et un compresseur mécanique, la turbine de détente et le compresseur mécanique étant couplés mécaniquement l’un à l’autre, l’entrée fluide réfrigérant de la turbine de détente étant reliée à la première conduite d’arrivée, l’entrée de fluide réfrigérant du compresseur mécanique étant reliée à la deuxième conduite d’arrivée, les sorties de fluide réfrigérant de la turbine de détente et du compresseur mécanique étant reliées toutes deux à la troisième conduite de sortie.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels:
Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou inter-changées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément inter-changer de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
Dans la présente description, on entend par «placé en amont» qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par «placé en aval» qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.
La figure 1 montre un dispositif de gestion thermique 1 pour véhicule automobile dans lequel est destiné à circuler un fluide réfrigérant. Ce dispositif de gestion thermique 1 comporte une boucle principale A, une première branche de dérivation B ainsi qu’un dispositif d’équilibrage C.
La boucle principale A, représentée en trait gras, comporte dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un compresseur 3, un évapo/condenseur 5, un premier dispositif de détente 7 et un premier évaporateur 9. Le premier évaporateur 9 est disposé en amont du compresseur 3 afin de refermer la boucle principale A. L’évapo/condenseur 5 peut être plus particulièrement un échangeur de chaleur disposé en face avant du véhicule automobile et destiné à être traversé par un flux d’air extérieur. Le premier évaporateur 9 peut quant à lui être un échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air interne à destination de l’habitacle.
La première branche de dérivation B est quant à elle disposée en parallèle du premier dispositif de détente 7 et du premier évaporateur 9. La première branche de dérivation B relie ainsi un premier point de raccordement 41 à un deuxième point de raccordement 42. Le premier point de raccordement 41 est disposé sur la branche principale A en aval de l’évapo/condenseur 5, entre ledit évapo/condenseur 5 et le premier dispositif de détente 7. Le deuxième point de raccordement 42 est quant à lui disposé sur la branche principale A en amont du compresseur 3, entre le premier évaporateur 9 et ledit compresseur 3.
La première branche de dérivation B comporte également, dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un deuxième dispositif de détente 11 ainsi qu’un refroidisseur 13. Ce refroidisseur 13 peut par exemple être un échangeur de chaleur en contact direct avec les batteries d’un véhicule électrique ou hybride ou alors en contact indirect au moyen d’une boucle de circulation d’un fluide caloporteur destinée à refroidir lesdites batteries.
Le dispositif d’équilibrage C comporte quant à lui une première conduite C1 d’arrivée de fluide réfrigérant, une deuxième conduite C2 d’arrivée de fluide réfrigérant ainsi qu’une troisième conduite C3 de sortie de fluide réfrigérant.
La première conduite C1 d’arrivée de fluide réfrigérant est une conduite dans laquelle le fluide réfrigérant est à haute pression. Cette première conduite C1 d’arrivée de fluide réfrigérant à haute pression est ainsi connectée à un troisième point de raccordement 43 disposée sur boucle principale A en aval du compresseur 3, entre ledit compresseur 3 et l’évapo/compresseur 5.
La deuxième conduite C2 d’arrivée de fluide réfrigérant est une conduite dans laquelle le fluide réfrigérant est à basse pression. Cette deuxième conduite C2 d’arrivée de fluide réfrigérant à basse pression est ainsi connectée à un quatrième point de raccordement 44 disposé sur boucle principale A en aval du premier évaporateur 9, entre ledit premier évaporateur 9 et le deuxième point de raccordement 42. La deuxième conduite C2 d’arrivée peut également comporter un clapet anti-retour 23 de sorte à empêcher un reflux de fluide réfrigérant vers le quatrième point de raccordement 44. Par fluide réfrigérant à haute pression, on entend un fluide réfrigérant en aval du compresseur 3 et n’ayant pas subit de perte de pression au moyen d’un dispositif de détente. Par fluide réfrigérant à basse pression, on entend un fluide réfrigérant en aval d’un dispositif de détente et ayant subit une perte de pression au niveau de ce dernier.
La troisième conduite C3 de sortie de fluide réfrigérant est quant à elle connectée à un cinquième point de raccordement 45 disposé, sur la branche principale A, entre le quatrième 44 et le deuxième 42 point de raccordement. La troisième conduite C3 de sortie peut également comporter un clapet anti-retour 25 de sorte à empêcher un reflux de fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 vers le dispositif d’équilibrage C. Cette configuration permet ainsi de relier le premier évaporateur 9 au compresseur 3 dans différents modes de fonctionnement sans que le fluide réfrigérant passe par le dispositif d’équilibrage C. De tels modes de fonctionnement seront décrit plus en détail plus loin dans la description.
Le dispositif d’équilibrage C est configuré pour détendre le fluide réfrigérant à haute pression arrivant via la première conduite C1 d’arrivée et pour comprimer le fluide réfrigérant à basse pression arrivant via la deuxième conduite C2 d’arrivée, de sorte que le fluide réfrigérant sortant par la troisième conduite C3 de sortie soit à une pression sensiblement égale à la pression du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur 13. Par sensiblement égale, on entend ici que la pression du fluide réfrigérant en sortie de la troisième conduite C3 de sortie et la pression du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur 13 sont égales l’une et l’autre aux nuances de pertes de charges près entre les deux trajets.
Ce dispositif d’équilibrage C permet ainsi au dispositif de gestion thermique 1 de fonctionner dans au moins un mode de fonctionnement dans lequel il est possible d’avoir une pression du fluide réfrigérant distincte entre le fluide réfrigérant traversant le premier évaporateur 9 et le fluide réfrigérant traversant le refroidisseur 13. Cela permet par exemple un mode de fonctionnement dans lequel le flux d’air interne est refroidi via le premier évaporateur 9 pour un confort des utilisateurs dans l’habitacle, tout en disposant d’une puissance de refroidissement importante pour refroidir des batteries via le refroidisseur 13, notamment lors d’une charge rapide de ces dernières. Un tel mode de fonctionnement sera décrit plus en détail plus loin dans la description.
La boucle principale A peut notamment comporter un dispositif de blocage 19 du fluide réfrigérant entre le quatrième 44 et le cinquième 45 point de raccordement. Ce dispositif de blocage 19 peut être une vanne d’arrêt. Ce dispositif de blocage 19 permet de laisser passer ou non le fluide réfrigérant entre le quatrième 44 et le cinquième 45 point de raccordement.
La première conduite C1 d’arrivée peut également comporter un troisième dispositif de détente 21. Ce troisième dispositif de détente 21 permet notamment une pré-détente du fluide réfrigérant avant qu’il ne pénètre dans le dispositif d’équilibrage C. Ce troisième dispositif de détente 21 permet ainsi de moduler la pression du fluide réfrigérant sortant du dispositif d’équilibrage C par sa troisième conduite C3 de sortie en permettant une modulation de la pression du fluide réfrigérant arrivant dans le dispositif d’équilibrage C via sa première conduite C1 d’arrivée. Le troisième dispositif de détente 21 peut également comporter une fonction d’arrêt, c’est à dire qu’il est configuré pour bloquer le fluide réfrigérant lorsqu’il est fermé complètement. Une autre solution afin de bloquer la circulation du fluide réfrigérant au sein de la première conduite C1 d’arrivée est de la munir d’une vanne d’arrêt.
Le dispositif de gestion thermique 1 peut également comporter un dispositif de séparation de phase 17 du fluide réfrigérant en amont du compresseur 3 sur la partie basse pression du dispositif de gestion thermique 1. Ce dispositif de séparation de phase 17 est de préférence disposé sur la branche principale A en aval du premier évaporateur 9, entre ledit premier évaporateur 9 et le quatrième point de raccordement 44. Ce dispositif de séparation de phase 17 permet que le fluide réfrigérant allant au compresseur 3 ou vers la deuxième conduite C2 d’arrivée soit en phase gazeuse. Le dispositif de gestion thermique 1 peut comporter, en complément ou en remplacement du dispositif de séparation de phase 17, une bouteille dessicante (non représentée) disposée en aval du compresseur 3 sur la partie haute pression du dispositif de gestion thermique 1. Cette bouteille dessicante 17est de préférence disposée sur la branche principale A entre l’évapo/condenseur 5 et la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b.
Selon une première variante illustrée aux figures 2 et 3, le dispositif de gestion thermique 1 peut comporter une deuxième branche de dérivation D. Cette deuxième branche de dérivation D est disposée en parallèle du premier dispositif de détente 7 et du premier évaporateur 9. La deuxième branche de dérivation D relie alors un sixième point de raccordement 46 à un septième point de raccordement 47. Le sixième point de raccordement 46 est disposé sur la branche principale A en amont du premier dispositif de détente 7, entre le premier point de raccordement 41 et ledit premier dispositif de détente 7. Le septième point de raccordement 47 est quant à lui disposé sur la branche principale A en amont du deuxième point de raccordement 42, entre le dispositif de blocage 19 et ledit deuxième point de raccordement 42. La deuxième branche de dérivation D comporte un deuxième évaporateur 29. Le deuxième évaporateur 29 peut notamment être un échangeur de chaleur également disposé dans le flux d’air interne. Dans les exemples illustrés aux figures 2 et 3, le septième point de raccordement 47 est disposé sur la branche principale A entre le dispositif de blocage 19 et le cinquième point de raccordement 45.
Le dispositif de gestion thermique 1 peut comporter en outre un quatrième dispositif de détente 27 disposé entre le premier point de raccordement 41 et le deuxième évaporateur 29.
Selon un premier exemple illustré à la figure 2, le quatrième dispositif de détente 27 est disposé sur la deuxième branche de dérivation D en amont du deuxième évaporateur 29.
Selon un deuxième exemple illustré à la figure 3, le quatrième dispositif de détente 27 est disposé sur la branche principale A en amont du sixième point de raccordement 46.
Afin de permettre au fluide réfrigérant de traverser ou non le refroidisseur 13, le deuxième dispositif de détente 11 peut comporter une fonction d’arrêt. De même, le premier dispositif de détente 7 et le quatrième dispositif de détente 27 peuvent également comporter une fonction d’arrêt afin de laisser passer le fluide réfrigérant respectivement dans le premier 9 et le deuxième 29 évaporateur. Une solution alternative non représentée est l’utilisation de vannes d’arrêt.
Selon une deuxième variante illustrée à la figure 4, le dispositif de gestion thermique 1 peut comporter un sous-refroidisseur 5’ disposé sur la branche principale A en aval de l’évapo/condenseur 5, entre ledit évapo/condenseur 5 et le premier point de raccordement 41. Ce sous-refroidisseur 5’ peut notamment être disposé dans le flux d’air externe en aval de l’évapo/condenseur 5 afin que le fluide réfrigérant subisse un sous refroidissement après avoir traversé l’évapo/condenseur 5. Cela permet notamment d’améliorer le coefficient de performance par exemple dans un mode de refroidissement qui sera détaillé plus en détail plus loin dans la description.
Le dispositif de gestion thermique 1 peut également comporter un échangeur de chaleur interne 15a, 15b. Cet échangeur de chaleur interne 15a, 15b comporte une partie haute pression 15a disposée sur la branche principale A en aval de l’évapo/condenseur 5 et une partie basse pression 15b disposée sur la branche principale A en amont du deuxième point de raccordement 42. Par partie haute pression 15a, on entend ici une partie disposée en amont d’un dispositif de détente 7, 27. Par partie basse pression 15b, on entend ici une partie disposée en aval d’un dispositif de détente 7, 27 et ayant également traversé un échangeur de chaleur, ici le premier 9 et/ou le deuxième 29 évaporateur. La partie basse pression 15b est également disposée en aval de la troisième conduite C3 de sortie du dispositif d’équilibrage C, plus particulièrement en aval du cinquième point de raccordement 45. L’échangeur de chaleur interne 15a, 15b permet une surchauffe du fluide réfrigérant à basse pression passant dans sa partie basse pression 15b et un sous-refroidissement du fluide réfrigérant à haute pression passant dans sa partie haute pression 15a par un échange d’énergie calorifique entre ses deux parties 15a, 15b. Cela permet notamment d’améliorer le coefficient de performance du dispositif de gestion thermique 1.
Comme illustré sur les figures 1 à 5, la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b peut notamment être disposée sur la branche principale A en aval du premier point de raccordement 41. Ainsi seul le fluide réfrigérant amené à traverser le premier évaporateur 9 et/ou le deuxième évaporateur 29 pourra subir une surchauffe.
Selon une variante illustré à la figure 6, la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b peut notamment être disposée sur la branche principale A en amont du premier point de raccordement 41. Ainsi le fluide réfrigérant amené à traverser le premier évaporateur 9, le deuxième évaporateur 29 et/ou le refroidisseur 13 pourra subir une surchauffe.
Les figures 5 et 6 montrent un mode de réalisation particulier dans lequel le dispositif de gestion thermique 1 est configuré pour permettre un fonctionnement en mode pompe à chaleur afin de réchauffer le flux d’air interne. Dans ce mode de réalisation particulier, le dispositif de gestion thermique 1 comporte une troisième branche de dérivation E reliant un huitième point de raccordement 48 à un neuvième point de raccordement 49. Le huitième point de raccordement 48 est notamment disposé sur la branche principale A en amont de l’évapo/condenseur 5, entre le compresseur 3 et ledit évapo/condenseur 5. Le neuvième point de raccordement 49 est quant à lui disposé sur la branche principale A en aval du huitième point de raccordement 48, entre ledit huitième point de raccordement 48 et l’évapo/condenseur 5. La troisième branche de dérivation E comporte dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un radiateur 31 et un cinquième dispositif de détente 33.
Toujours selon ce mode de réalisation particulier, le dispositif de gestion thermique 1 comporte en outre une quatrième branche de dérivation F reliant un dixième point de raccordement 50 à un onzième point de raccordement 51. Le dixième point de raccordement 50 est disposé sur la branche principale A en aval de l’évapo/condenseur 5, entre ledit évapo/condenseur 5 et le premier point de raccordement 41. Plus particulièrement, lorsque le dispositif de gestion thermique 1 comporte un sous-refroidisseur 5’, le dixième point de raccordement 50 peut être disposé entre l’évaporateur 5 et ledit sous-refroidisseur 5’. Le onzième point de raccordement 51 est quant à lui disposé sur la branche principale A en aval du premier évaporateur 9, entre ledit premier évaporateur 9 et le compresseur 3. De préférence, le onzième point de raccordement 51 est disposé en amont du dispositif de séparation de phase 17 lorsque ce dernier est présent.
Selon une variante particulière illustrée à la figure 6, la troisième branche de dérivation E comporte un douzième 52 et un treizième 53 point de raccordement 52 disposés de part et d’autre de la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b de sorte à former:
- une première section E’ reliant le huitième 48 et le douzième 52 point de raccordement, ladite première section E’ comportant le radiateur 31, et
- une deuxième section E’’ reliant le treizième 53 et le neuvième 49 point de raccordement, ladite deuxième section E’’ comportant le cinquième dispositif de détente 33.
Cette variante particulière permet au fluide réfrigérant circulant dans la troisième branche de dérivation E de passer dans la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b et ainsi de sous-refroidir ce dernier afin d’améliorer le coefficient de performance.
Toujours selon cette variante particulière, la boucle principale A comporte un clapet anti-retour 66 disposé en amont du treizième point de raccordement 53 de sorte à empêcher un reflux de fluide réfrigérant vers l’évapo/condenseur 5 ou le sous-refroidisseur 5’. La première section E’ comporte également un clapet anti-retour 65 de sorte à empêcher un reflux de fluide réfrigérant en provenance du douzième point de raccordement 52. La deuxième section E’’ comporte elle aussi un clapet anti-retour 64 de sorte à empêcher un reflux de fluide réfrigérant en provenance du neuvième point de raccordement 49.
Selon cette variante particulière, le cinquième dispositif de détente 33 peut comporter une fonction d’arrêt afin de permettre ou non le passage du fluide réfrigérant au sein de la deuxième section E’’. Une alternative serait de munir la deuxième section E’’ d’une vanne d’arrêt.
Selon ce mode de réalisation particulier des figures 5 et 6, le dispositif de gestion thermique 1 comporte un premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du compresseur 3 vers l’évapo/condenseur 5 ou le radiateur 31. Ce premier dispositif de redirection peut par exemple comporter:
- une première vanne d’arrêt 61 disposée sur la branche principale A entre le huitième 48 et le neuvième point de raccordement 49, et
- une deuxième vanne d’arrêt 62 disposée sur la troisième branche de dérivation E, plus précisément sur la première section E’ lorsque la troisième branche de dérivation E comporte deux sections E’, E’’. Cette deuxième vanne d’arrêt 62 peut être remplacée par une fonction d’arrêt du cinquième dispositif de détente 33 lorsque la troisième branche de dérivation E relie directement les huitième 48 et neuvième 49 points de raccordement.
Le dispositif de gestion thermique 1 comporte également un deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance de l’évapo/condenseur 5 vers le premier point de raccordement 41 et/ou vers la quatrième branche de dérivation F. Ce deuxième dispositif de redirection peut comporter une vanne d’arrêt 63 disposée sur la quatrième branche de dérivation F. Les premier 7, deuxième 11, quatrième 27 et cinquième 33 dispositifs de détente peuvent également faire partie du deuxième dispositif de redirection s’ils comportent une fonction d’arrêt.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 6, le dispositif d’équilibrage C comporte un éjecteur 100 comportant une première entrée 100a de fluide à haute pression reliée à la première conduite C1 d’arrivée, une deuxième entrée 100b de fluide à basse pression reliée à la deuxième conduite C2 d’arrivée et une sortie d’éjection 100c reliée à la troisième conduite C3 de sortie. Cet éjecteur 100 peut plus particulièrement être un éjecteur de type gaz-gaz peu onéreux.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 7, le dispositif d’équilibrage C comporte un ensemble mécanique détendeur-compresseur 200. L’ensemble mécanique détendeur-compresseur 200 comporte une turbine de détente 200a et un compresseur mécanique 200b. La turbine de détente 200a et le compresseur mécanique 200b sont couplés mécaniquement l’un à l’autre par exemple par un arbre de liaison 200c. L’entrée de fluide réfrigérant de la turbine de détente 200a est reliée à la première conduite C1 d’arrivée et l’entrée de fluide réfrigérant du compresseur mécanique 200b est reliée à la deuxième conduite C2 d’arrivée. Les sorties de fluide réfrigérant de la turbine de détente 200a et du compresseur mécanique 200b sont quant à elles reliées toutes deux à la troisième conduite C3 de sortie. Pour cela, ces sorties se rejoignent au niveau d’un quatorzième point de jonction 54.
L’utilisation d’un éjecteur 100 ou d’un ensemble mécanique détendeur-compresseur 200 permet d’utiliser l’énergie obtenue par la détente du fluide réfrigérant à haute pression arrivant par la première conduite C1 d’arrivée afin de comprimer le fluide réfrigérant à basse pression arrivant par la deuxième conduite C2 d’arrivée. Dans le cas de l’éjecteur 100, cela est réalisé par l’action d’un effet Venturi qui aspire et comprime le fluide réfrigérant à basse pression de la deuxième conduite C2 d’arrivée. Dans le cas de l’ensemble mécanique détendeur-compresseur 200, la détente du fluide réfrigérant à haute pression entraîne une rotation de la turbine de détente 200a qui est transmise au compresseur mécanique 200b afin d’aspirer et comprimer le fluide réfrigérant à basse pression.
Les figures 8 à 15 montrent des exemples de modes de fonctionnement d’un dispositif de gestion thermique 1 tel que décrit ci-dessus et plus particulièrement selon l’exemple illustré à la figure 6. Sur ces différentes figures, le sens de circulation du fluide réfrigérant est représenté par des flèches. Sur ces différentes figures 8 à 15, seuls sont représenté les éléments par lesquels passe le fluide réfrigérant dans le mode de fonctionnement illustré.
1) premier mode de refroidissement:
La figure 8 montre un dispositif de gestion thermique 1 selon le mode de réalisation de la figure 6 dans un premier mode de refroidissement. Ce premier mode de refroidissement est néanmoins également transposable à l’ensemble des modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 5 et 7 du fait que ces derniers possèdent les éléments essentiels par lesquels passe le fluide réfrigérant.
Dans ce premier mode de refroidissement, le fluide réfrigérant est dans un premier temps comprimé au niveau du compresseur 3 et est redirigé directement vers l’évapo/condenseur 5.
Le dispositif d’équilibrage C est ici à l’arrêt, c’est à dire que du fluide réfrigérant à haute pression en provenance du compresseur 3 ne circule pas dans la première conduite C1 d’arrivée. Par exemple, le troisième dispositif de détente 21 est fermé complètement et bloque la circulation du fluide réfrigérant.
Dans l’exemple de la figure 8, le premier dispositif de redirection redirige le fluide réfrigérant en provenance du compresseur 3 vers l’évapo/condenseur 5. Par exemple, la première vanne d’arrêt 61 est ouverte et la deuxième vanne d’arrêt 62 est fermée.
Le fluide réfrigérant traverse l’évapo/condenseur 5 au niveau duquel il cède de l’énergie calorifique au flux d’air externe. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le premier point de raccordement 41.
Pour cela, dans l’exemple de la figure 8, le deuxième dispositif de redirection redirige le fluide réfrigérant en provenance de l’évapo/condenseur 5 vers le premier point de raccordement 41. Par exemple, la vanne d’arrêt 63 est fermée.
Toujours selon l’exemple de la figure 8, le fluide réfrigérant ne remonte pas dans la deuxième section E’’ par exemple du fait que le cinquième dispositif de détente 33 est fermé et bloque la circulation du fluide réfrigérant.
Toujours selon l’exemple de la figure 8, entre l’évapo/condenseur 5 et le premier point de raccordement 41, le fluide réfrigérant traverse successivement le sous-refroidisseur 5’, au niveau duquel il subit un premier sous-refroidissement, et la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b, au niveau duquel il subit un second sous-refroidissement.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel il subit une perte de pression avant de passer dans le premier évaporateur 9 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique au flux d’air interne.
Le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 9 rejoint ensuite directement le cinquième point de raccordement 45 sans passer par le dispositif d’équilibrage C.
Si, comme dans les modes de réalisation des figures 2 à 7, le dispositif de gestion thermique 1 comporte une deuxième branche de dérivation D, une partie du fluide réfrigérant en provenance du premier point de raccordement 41 peut passer par ladite deuxième branche de dérivation D avant de rejoindre le fluide réfrigérant en provenance du premier évaporateur 9 au niveau du septième point de raccordement 47. En traversant la deuxième branche de dérivation D, le fluide réfrigérant subit une perte de pression au niveau du quatrième dispositif de détente 27 avant de passer dans le deuxième évaporateur 29 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique au flux d’air interne.
Le fluide réfrigérant ne circule pas dans la première branche de dérivation B ici du fait que le deuxième dispositif de détente 11 est fermé complètement et bloque la circulation du fluide réfrigérant.
Le fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 traverse la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique issue de la partie haute pression 15a avant de retourner au compresseur 3.
Ce premier mode de refroidissement est un mode de fonctionnement permettant de refroidir le flux d’air interne afin d’assurer le confort des occupants du véhicule automobile.
2) deuxième mode de refroidissement:
La figure 9 montre un dispositif de gestion thermique 1 selon le mode de réalisation de la figure 6 dans un deuxième mode de refroidissement. Ce deuxième mode de refroidissement est néanmoins également transposable à l’ensemble des modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 5 et 7 du fait que ces derniers possèdent les éléments essentiels par lesquels passe le fluide réfrigérant.
Ce deuxième mode de refroidissement est identique au premier mode de refroidissement de la figure 8 à la différence qu’au niveau du premier point de raccordement 41, une partie du fluide réfrigérant passe dans la première branche de dérivation B. Au sein de la première branche de dérivation B, le fluide réfrigérant subit une perte de pression au niveau du deuxième dispositif de détente 11 et traverse le refroidisseur 13 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique. Le fluide réfrigérant en provenance du refroidisseur 13 rejoint le fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 au niveau du deuxième point de raccordement 42. Le fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 traverse la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b avant de rejoindre le deuxième point de raccordement 42.
Ce deuxième mode de refroidissement est un mode de fonctionnement permettant de refroidir simultanément le flux d’air interne ainsi que par exemple les batteries via le refroidisseur 13.
3) troisième mode de refroidissement:
La figure 10a montre un dispositif de gestion thermique 1 dans un troisième mode de refroidissement selon un mode de réalisation similaire à celui de la figure 6. Ce troisième mode de refroidissement est néanmoins également transposable à l’ensemble des modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 5 et 7 du fait que ces derniers possèdent les éléments essentiels par lesquels passe le fluide réfrigérant.
La figure 10b, montre un diagramme schématique de l’évolution de la pression (en Bar) et de l’enthalpie (en kj/kg) du fluide réfrigérant dans ce troisième mode de fonctionnement. La courbe en pointillés correspond à la courbe de saturation du fluide réfrigérant.
Dans ce troisième mode de refroidissement, le fluide réfrigérant est dans un premier temps comprimé au niveau du compresseur 3, illustré par la courbe 300 sur le diagramme de la figure 10b. Une partie du fluide réfrigérant est redirigée vers l’évapo/condenseur 5 et une autre partie vers le dispositif d’équilibrage C via la première conduite C1 d’arrivée.
Le dispositif d’équilibrage C est ici en fonction, c’est à dire que du fluide réfrigérant à haute pression en provenance du compresseur 3 circule dans la première conduite C1 d’arrivée. Par exemple, le troisième dispositif de détente 21 est ouvert afin de laisser circuler le fluide réfrigérant et lui faire subir une pré-détente, illustrée par la courbe 210 sur le diagramme de la figure 10b.
Dans l’exemple de la figure 10a, le premier dispositif de redirection redirige une partie du fluide réfrigérant en provenance du compresseur 3 vers l’évapo/condenseur 5. Par exemple, la première vanne d’arrêt 61 est ouverte et la deuxième vanne d’arrêt 62 est fermée.
Une partie du fluide réfrigérant traverse ainsi l’évapo/condenseur 5 au niveau duquel il cède de l’énergie calorifique au flux d’air externe, illustré par la courbe 500 sur le diagramme de la figure 10b. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le premier point de raccordement 41, illustré par le point 410 sur le diagramme de la figure 10b.
Pour cela, dans l’exemple de la figure 10a, le deuxième dispositif de redirection redirige le fluide réfrigérant en provenance de l’évapo/condenseur 5 vers le premier point de raccordement 41. Par exemple, la vanne d’arrêt 63 est fermée.
Toujours selon l’exemple de la figure 10a, le fluide réfrigérant ne remonte pas dans la deuxième section E’’ par exemple du fait que le cinquième dispositif de détente 33 est fermé et bloque la circulation du fluide réfrigérant.
Toujours selon l’exemple de la figure 10a, entre l’évapo/condenseur 5 et le premier point de raccordement 41, le fluide réfrigérant traverse successivement le sous-refroidisseur 5’, au niveau duquel il subit un premier sous-refroidissement illustré par la courbe 500’ du diagramme de la figure 10b, et la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b, au niveau duquel il subit un second sous-refroidissement, illustré par la courbe 150a du diagramme de la figure 10b.
Au niveau du premier point de raccordement 41:
- une partie du fluide réfrigérant traverse ensuite le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel il subit une perte de pression, illustrée par la courbe 700 du diagramme de la figure 10b, avant de passer dans le premier évaporateur 9 au niveau duquel le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique au flux d’air interne, illustré par la courbe 900 du diagramme de la figure 10b, et arrive au quatrième point de raccordement 44, illustré par le point 440 sur le diagramme de la figure 10b,
- une autre partie du fluide réfrigérant passe dans la première branche de dérivation B. Au sein de la première branche de dérivation B, le fluide réfrigérant subit une perte de pression au niveau du deuxième dispositif de détente 11, illustrée par la courbe 110 du diagramme de la figure 10b, et traverse le refroidisseur 13 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique, illustré par la courbe 130 du diagramme de la figure 10b. Le fluide réfrigérant en provenance du refroidisseur 13 rejoint ensuite le deuxième point de raccordement 42, illustré par le point 420 sur le diagramme de la figure 10b.
Si la deuxième branche de dérivation D est présente, le fluide réfrigérant ne passe pas par cette dernière, par exemple du fait que le quatrième dispositif de détente 27 est fermé et bloque le fluide réfrigérant.
Comme le montre le diagramme de la figure 10b, la perte de pression du fluide réfrigérant au niveau du premier dispositif de détente 7 est plus importante que la perte de pression du fluide réfrigérant au niveau du deuxième dispositif de détente 11. Cela permet ainsi de refroidir le flux d’air interne jusqu’à une température suffisamment froide pour assurer le confort des occupants dans l’habitacle tout en permettant un refroidissement important des batteries via le refroidisseur 13 notamment lorsque leurs besoins de refroidissement sont importants par exemple lors d’une charge rapide.
Le fluide réfrigérant circulant dans la première conduite C1 arrive au dispositif d’équilibrage C et subit une perte de pression comme illustré par la courbe 1000a du diagramme de la figure 10b. Du fait de cette perte de pression, le fluide réfrigérant en provenance du quatrième point de raccordement 44 est aspiré dans la deuxième conduite C2 d’arrivée et est comprimé au niveau du dispositif d’équilibrage C, comme illustré par la courbe 1000b du diagramme de la figure 10b.
Afin que le fluide réfrigérant en provenance du quatrième point de raccordement 44 ne rejoigne pas directement le cinquième point de raccordement 45, la vanne d’arrêt 19 est fermée.
Les fluides réfrigérants en provenance de la première C1 et deuxième C2 conduite d’arrivée se mélangent au sein du dispositif d’équilibrage et rejoignent le cinquième point de raccordement 45, illustré par le point 450 sur le diagramme de la figure 10b.
Le fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 traverse la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b avant de rejoindre le deuxième point de raccordement 42. En traversant la partie basse pression 15b, le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique issue de la partie haute pression 15a, comme illustré par la courbe 150b du diagramme de la figure 10b.
Le fluide réfrigérant en provenance du refroidisseur 13 et du cinquième point de raccordement 45 sont à une pression sensiblement égale et se mélangent au niveau du deuxième point de raccordement 42 avant de rejoindre le compresseur 3.
La figure 11a montre un dispositif de gestion thermique 1 dans le troisième mode de refroidissement similaire à celui de la figure 10a à la différence que le dispositif de gestion thermique 1 comporte une deuxième branche de dérivation D par laquelle passe également le fluide réfrigérant.
La figure 11b, montre un diagramme schématique de l’évolution de la pression (en Bar) et de l’enthalpie (en kj/kg) du fluide réfrigérant dans ce troisième mode de fonctionnement pour le mode de réalisation de la figure 11a. La courbe en pointillés correspond à la courbe de saturation du fluide réfrigérant.
Le parcours du fluide réfrigérant est identique à celui de la figure 10a, à la différence qu’au niveau du sixième point de raccordement 46, illustré par le point 460 sur le diagramme de la figure 11b, une partie du fluide réfrigérant passe par la deuxième branche de dérivation D. Au sein de la deuxième branche de dérivation D, le fluide réfrigérant subit une perte de pression, illustrée par la courbe 270 du diagramme de la figure 11b, en traversant le quatrième dispositif de détente 27. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième évaporateur 29 et absorbe de l’énergie calorifique au flux d’air interne, illustré par la courbe 290 du diagramme de la figure 11b. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le cinquième point de raccordement 45. La pression du fluide réfrigérant en sortie du deuxième évaporateur 29 est sensiblement égale à la pression du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur 13.
Les figures 12a et 12b montrent respectivement un dispositif de gestion thermique 1 similaire à celui de la figure 10b et son diagramme pression / enthalpie à la différence que la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b est disposé en aval du premier point de raccordement 41. De ce fait, seul le fluide réfrigérant allant vers le premier dispositif de détente 7 subit un sous-refroidissement, comme illustré par la courbe 150a du diagramme de la figure 12b.
4) premier mode pompe à chaleur
La figure 13 montre un dispositif de gestion thermique 1 selon le mode de réalisation de la figure 6 dans un premier mode pompe à chaleur. Ce premier mode pompe à chaleur est néanmoins transposable aux modes de réalisations illustrés aux figures 5 et 7 car ces derniers comportent également une troisième E et une quatrième F branche de dérivation.
Dans ce premier mode pompe à chaleur, le fluide réfrigérant est dans un premier temps comprimé au niveau du compresseur 3 et est redirigé directement vers la troisième branche de dérivation E.
Le dispositif d’équilibrage C est ici à l’arrêt, c’est à dire que du fluide réfrigérant à haute pression en provenance du compresseur 3 ne circule pas dans la première conduite C1 d’arrivée. Par exemple, le troisième dispositif de détente 21 est fermé complètement et bloque la circulation du fluide réfrigérant.
Pour cela, dans l’exemple de la figure 13, le premier dispositif de redirection redirige le fluide réfrigérant en provenance du compresseur 3 vers la troisième branche de dérivation E. Par exemple, la première vanne d’arrêt 61 est fermée et la deuxième vanne d’arrêt 62 est ouverte.
Le fluide réfrigérant traverse ainsi le radiateur 31 au niveau duquel il cède de l’énergie calorifique au flux d’air interne. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le cinquième dispositif de détente 33 au niveau duquel il subit une perte de pression avant de rejoindre le neuvième point de raccordement 49. Selon l’exemple de la figure 13, avant de traverser le cinquième dispositif de détente 33, le fluide réfrigérant traverse la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b au niveau duquel il subit un sous-refroidissement.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite l’évapo/condenseur 5 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air externe. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite la quatrième branche de dérivation F.
Pour cela, dans l’exemple de la figure 13, le deuxième dispositif de redirection redirige le fluide réfrigérant en provenance de l’évapo/condenseur 5 vers la quatrième branche de dérivation F. Par exemple, la vanne d’arrêt 63 est ouverte et les premier 7, deuxième 11 et quatrième 27 dispositifs de détente sont fermés afin de bloquer la circulation du fluide réfrigérant.
Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le onzième point de raccordement 51 avant de traverser le dispositif de séparation de phase 17 afin que seul du fluide réfrigérant en phase gazeuse arrive au cinquième point de raccordement 45. Pour cela la vanne d’arrêt 19 est ouverte.
Le fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 traverse la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique issue de la partie haute pression 15a avant de retourner au compresseur 3.
Ce premier mode pompe à chaleur est un mode de fonctionnement permettant de réchauffer le flux d’air interne afin d’assurer le confort des occupants du véhicule automobile.
5) deuxième mode
pompe à chaleur
La figure 14 montre un dispositif de gestion thermique 1 selon le mode de réalisation de la figure 6 dans un deuxième mode pompe à chaleur. Ce deuxième mode pompe à chaleur est néanmoins transposable au mode de réalisation illustré à la figure 7 car ce dernier comporte également une troisième branche de dérivation E, comportant deux section E’ et E’’, ainsi qu’une quatrième branche de dérivation F.
Ce deuxième mode pompe à chaleur est identique au premier mode pompe à chaleur de la figure 13 à la différence qu’en sortie du radiateur 31, une partie du fluide réfrigérant est redirigée vers la deuxième section E’’ et une autre partie vers la première branche de dérivation B.
Au sein de la première branche de dérivation B, le fluide réfrigérant subit une perte de pression au niveau du deuxième dispositif de détente 11 et traverse le refroidisseur 13 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique. Le fluide réfrigérant en provenance du refroidisseur 13 rejoint le fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 au niveau du deuxième point de raccordement 42. Le fluide réfrigérant en provenance du cinquième point de raccordement 45 traverse la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b avant de rejoindre le deuxième point de raccordement 42.
Le fluide réfrigérant en provenance du refroidisseur 13 et le fluide réfrigérant en provenance de la quatrième branche de dérivation F se mélangent au niveau du deuxième point de raccordement 42 avant de rejoindre le compresseur 3.
Ce deuxième mode pompe à chaleur permet de récupérer de l’énergie calorifique au niveau du refroidisseur 13 et de contribuer au chauffage du flux d’air interne au niveau du radiateur 31.
6) mode de déshumidification
La figure 15 montre un dispositif de gestion thermique 1 selon le mode de réalisation de la figure 6 dans un mode de déshumidification. Ce mode de déshumidification est néanmoins transposable au mode de réalisation illustré à la figure 7 car ce dernier comporte également une troisième branche de dérivation E, comportant deux section E’ et E’’, ainsi qu’une quatrième branche de dérivation F.
Ce mode de déshumidification est relativement identique au premier mode pompe à chaleur de la figure 13 à la différence qu’en sortie du radiateur 31, une partie du fluide réfrigérant est redirigée vers la deuxième section E’’ et une autre partie vers la deuxième branche de dérivation D.
Au sein de la deuxième branche de dérivation D, le fluide réfrigérant subit une perte de pression au niveau du quatrième dispositif de détente 27 et traverse le deuxième évaporateur 29 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne. Le fluide réfrigérant en provenance du deuxième évaporateur 29 rejoint le fluide réfrigérant en provenance de la quatrième branche de dérivation F au niveau du septième point de raccordement 47. Le fluide réfrigérant en provenance du septième point de raccordement 45 traverse la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b avant de rejoindre le compresseur 3.
Il est à noter que ce mode de déshumidification est également possible selon une variante non représentée dans laquelle le fluide réfrigérant en provenance de la première section E’ est redirigé vers le premier dispositif de détente 7 afin de subir une perte de pression et traverse le premier évaporateur 9 afin de refroidir le flux d’air interne, à la place de passer par la deuxième branche de dérivation D. Les fluides réfrigérants se mélangeant alors au niveau du onzième point de raccordement 51.
Ce mode de déshumidification permet une déshumidification du flux d’air interne en lui faisant subir successivement un refroidissement et un réchauffement.
Ainsi, on voit bien que le dispositif de gestion thermique 1 selon l’invention permet différents modes de fonctionnement et plus particulièrement des modes de fonctionnement permettant un refroidissement selon plusieurs étages de pression afin notamment de refroidir simultanément et avec une puissance de refroidissement importante différents éléments tels que des batteries lors d’un chargement rapide et un flux d’air interne afin d’assurer le confort des occupants du véhicule automobile.
Claims (13)
- Dispositif de gestion thermique (1) pour véhicule automobile dans lequel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, ledit dispositif de gestion thermique (1) comportant:
- une boucle principale (A) comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur (3), un évapo/condenseur (5), un premier dispositif de détente (7) et un premier évaporateur (9),
- une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (41), disposé en aval de l’évapo/condenseur (5), entre ledit évapo/condenseur (5) et le premier dispositif de détente (7), à un deuxième point de raccordement (42) disposé en amont du compresseur (3), entre le premier évaporateur (9) et ledit compresseur (3), ladite première branche de dérivation (B) comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un deuxième dispositif de détente (11) et un refroidisseur (13),
- un dispositif d’équilibrage (C) comportant:
- une première conduite (C1) d’arrivée de fluide réfrigérant à haute pression connectée à un troisième point de raccordement (43) disposée sur boucle principale (A) en aval du compresseur (3) entre ledit compresseur (3) et l’évapo/compresseur (5),
- une deuxième conduite (C2) d’arrivée de fluide réfrigérant à basse pression connectée à un quatrième point de raccordement (44) disposé sur boucle principale (A) en aval du premier évaporateur (9), entre ledit premier évaporateur (9) et le deuxième point de raccordement (42),
- une troisième conduite (C3) de sortie de fluide réfrigérant connectée à un cinquième point de raccordement (45) disposé entre le quatrième (44) et le deuxième (42) point de raccordement,
- Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la boucle principale (A) comporte en outre un dispositif de blocage (19) du fluide réfrigérant entre le quatrième (44) et le cinquième (45) point de raccordement.
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première conduite (C1) d’arrivée comporte un troisième dispositif de détente (21).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de séparation de phase (17) du fluide réfrigérant disposé sur la branche principale (A) en aval du premier évaporateur (9), entre ledit premier évaporateur (9) et le quatrième point de raccordement (44).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une deuxième branche de dérivation (D) reliant un sixième point de raccordement (46) disposé sur la branche principale (A) en amont du premier dispositif de détente (7), entre le premier point de raccordement (41) et ledit premier dispositif de détente (7), à un septième point de raccordement (47) disposé sur la branche principale (A) en amont du deuxième point de raccordement (42), entre le dispositif de blocage (19) et ledit deuxième point de raccordement (42),
ladite deuxième branche de dérivation (D) comportant un deuxième évaporateur (29),
le dispositif de gestion thermique (1) comportant en outre un quatrième dispositif de détente (27) disposé entre le premier point de raccordement (41) et le deuxième évaporateur (29). - Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le quatrième dispositif de détente (27) est disposé sur la deuxième branche de dérivation (D) en amont du deuxième évaporateur (29).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le quatrième dispositif de détente (27) est disposé sur la branche principale (A) en amont du sixième point de raccordement (46).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un sous-refroidisseur (5’) disposé sur la branche principale (A) en aval de l’évapo/condenseur (5), entre ledit évapo/condenseur (5) et le premier point de raccordement (41).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un échangeur de chaleur interne (15a, 15b) comportant une partie haute pression (15a) disposée sur la branche principale (A) en aval de l’évapo/condenseur (5) et une partie basse pression (15b) disposée sur la branche principale (A) en amont du deuxième point de raccordement (42).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte:
- une troisième branche de dérivation (E) reliant un huitième point de raccordement (48) disposé sur la branche principale (A) en amont de l’évapo/condenseur (5), entre le compresseur (3) et ledit évapo/condenseur (5), à un neuvième point de raccordement (49) disposé sur la branche principale (A) en aval du huitième point de raccordement (48), entre ledit huitième point de raccordement (48) et l’évapo/condenseur (5), ladite troisième branche de dérivation (E) comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant un radiateur (31) et un cinquième dispositif de détente (33),
- une quatrième branche de dérivation (F) reliant un dixième point de raccordement (50) disposé sur la branche principale (A) en aval de l’évapo/condenseur (5), entre ledit évapo/condenseur (5) et le premier point de raccordement (41), à un onzième point de raccordement (51) disposé sur la branche principale (A) en aval du premier évaporateur (9), entre ledit premier évaporateur (9) et le compresseur (3),
- un premier dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance du compresseur (3) vers l’évapo/condenseur (5) ou le radiateur (31),
- un deuxième dispositif de redirection du fluide réfrigérant en provenance de l’évapo/condenseur (5) vers le premier point de raccordement (41) et/ou vers la quatrième branche de dérivation (F).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon les revendications 9 et 10 en combinaison, caractérisé en ce que la troisième branche de dérivation (E) comporte un douzième (52) et un treizième (53) point de raccordement disposés de part et d’autre de la partie haute pression (15a) de l’échangeur de chaleur interne de sorte à former:
- une première section (E’) reliant le huitième (48) et le douzième (52) point de raccordement, ladite première section (E’) comportant le radiateur (31), et
- une deuxième section (E’’) reliant le treizième (53) et le neuvième (49) point de raccordement, ladite deuxième section (E’’) comportant le cinquième dispositif de détente (33).
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif d’équilibrage (C) comporte un éjecteur (100) comportant une première entrée (100a) de fluide à haute pression reliée à la première conduite (C1) d’arrivée, une deuxième entrée (100b) de fluide à basse pression reliée à la deuxième conduite (C2) d’arrivée et une sortie d’éjection (100c) reliée à la troisième conduite (C3) de sortie.
- Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif d’équilibrage (C) comporte un ensemble mécanique détendeur-compresseur (200), ledit ensemble mécanique détendeur-compresseur (200) comportant une turbine de détente (200a) et un compresseur mécanique (200b), la turbine de détente (200a) et le compresseur mécanique (200b) étant couplés mécaniquement l’un à l’autre, l’entrée fluide réfrigérant de la turbine de détente (200a) étant reliée à la première conduite (C1) d’arrivée, l’entrée de fluide réfrigérant du compresseur mécanique (200b) étant reliée à la deuxième conduite (C2) d’arrivée, les sorties de fluide réfrigérant de la turbine de détente (200a) et du compresseur mécanique (200b) étant reliées toutes deux à la troisième conduite (C3) de sortie.
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