FR3129196A1 - Process for defrosting a thermal conditioning system - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de dégivrage d’un système de conditionnement thermique (100) comprenant:- Un circuit de fluide réfrigérant (2) comportant successivement : un compresseur (3), un échangeur bifluide (4), un premier détendeur (31), un premier échangeur (21) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air (F1) et étant susceptible d’accumuler du givre, un deuxième détendeur (32) et un deuxième échangeur (22) configuré pour être couplé thermiquement avec un élément (30) d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,- Un circuit de liquide caloporteur (1) comprenant un troisième échangeur (23) couplé thermiquement avec le premier échangeur (21),le procédé comportant les étapes :(i) Détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur (21),(ii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur (22),(iii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide (4) et faire circuler du liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide (4),(iv) Faire circuler du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur (23) de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur (21). Figure de l’abrégé : Figure 5The invention relates to a method for defrosting a thermal conditioning system (100) comprising:- A refrigerant circuit (2) successively comprising: a compressor (3), a two-fluid heat exchanger (4), a first expansion valve (31 ), a first exchanger (21) configured to exchange heat with a first air flow (F1) and being capable of accumulating frost, a second expansion valve (32) and a second exchanger (22) configured to be coupled thermally with an element (30) of an electric traction chain of a motor vehicle,- A coolant circuit (1) comprising a third exchanger (23) thermally coupled with the first exchanger (21), the method comprising the steps: (i) Detecting the presence of ice accumulated on the first exchanger (21), (ii) Circulating refrigerant fluid in the second exchanger (22), (iii) Circulating refrigerant fluid in the two-fluid exchanger (4 ) and circulating heat transfer liquid in the two-fluid exchanger (4), (iv) circulating heated heat transfer liquid in the third exchanger (23) so as to melt the ice accumulated on the first exchanger (21). Abstract Figure: Figure 5
Description
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes de conditionnement thermique peuvent notamment équiper un véhicule automobile. Ces systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel que l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de plusieurs échangeurs de chaleur.The present invention relates to the field of thermal conditioning systems. Such thermal conditioning systems can in particular be fitted to a motor vehicle. These systems make it possible to achieve thermal regulation of various parts of the vehicle, such as the passenger compartment or an electrical energy storage battery, in the case of an electrically powered vehicle. Heat exchanges are mainly managed by the compression and expansion of a refrigerant fluid within several heat exchangers.
Les systèmes de conditionnement thermiques font couramment appel à une boucle de fluide réfrigérant et une boucle de fluide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. Le brevet EP2933586 B1 en est un exemple. La boucle de fluide réfrigérant permet notamment de chauffer l’habitacle du véhicule en dissipant dans un flux d’air à destination de l’habitacle la chaleur provenant de la condensation du fluide réfrigérant à haute pression. Dans ce cycle thermodynamique, la vaporisation du fluide réfrigérant à basse pression est obtenue en absorbant de la chaleur d’un flux d’air externe au véhicule. Cette vaporisation du fluide réfrigérant à basse pression a lieu dans un échangeur de chaleur situé généralement en face avant du véhicule. Le flux d’air extérieur est refroidi par l’échangeur thermique avec le fluide réfrigérant. Lorsque la température ambiante est proche de 0°C et que le flux d’air est humide, la vapeur d’eau présente dans ce flux d’air peut se transformer en glace, et une accumulation progressive de glace a ainsi lieu sur l’échangeur de chaleur. Cette accumulation progressive de glace dégrade la capacité d’échange thermique de l’échangeur, et pénalise donc la puissance thermique que le système de conditionnement thermique est capable de fournir. Il est donc souhaitable de pouvoir dégivrer l’échangeur de chaleur en cas d’accumulation excessive de glace.Thermal conditioning systems commonly use a refrigerant loop and a coolant loop exchanging heat with the refrigerant. Such systems are thus called indirect. Patent EP2933586 B1 is an example. The refrigerant loop makes it possible in particular to heat the passenger compartment of the vehicle by dissipating in a flow of air intended for the passenger compartment the heat resulting from the condensation of the high-pressure refrigerant fluid. In this thermodynamic cycle, the vaporization of the low-pressure refrigerant fluid is obtained by absorbing heat from an air flow external to the vehicle. This vaporization of the low-pressure refrigerant fluid takes place in a heat exchanger generally located on the front face of the vehicle. The outside air flow is cooled by the heat exchanger with the refrigerant. When the ambient temperature is close to 0°C and the air flow is humid, the water vapor present in this air flow can turn into ice, and a progressive accumulation of ice thus takes place on the heat exchanger. This progressive accumulation of ice degrades the heat exchange capacity of the exchanger, and therefore penalizes the thermal power that the thermal conditioning system is capable of providing. It is therefore desirable to be able to defrost the heat exchanger in the event of excessive ice accumulation.
Diverses méthodes de dégivrage existent déjà. L’une de ces méthodes utilise l’activation d’un chauffage électrique additionnel permettant de chauffer un liquide caloporteur. Un échangeur de chaleur disposé à proximité de l’échangeur pouvant se recouvrir de glace permet de chauffer le flux d’air alimentant cet échangeur. Ce flux d’air chauffé fait ainsi fondre la glace accumulée.Various methods of defrosting already exist. One of these methods uses the activation of an additional electric heater to heat a heat transfer liquid. A heat exchanger located near the exchanger, which can be covered with ice, heats the air flow supplying this exchanger. This heated air flow melts the accumulated ice.
L’utilisation d’un chauffage additionnel présente l’inconvénient d’augmenter le cout du système de conditionnement thermique, ainsi que son encombrement et son poids. Il existe ainsi un besoin de fournir une méthode de dégivrage de l’évaporateur du mode pompe à chaleur permettant du dégivrage efficace sans faire appel à un dispositif de chauffage additionnel.The use of additional heating has the disadvantage of increasing the cost of the thermal conditioning system, as well as its size and weight. There is thus a need to provide a method of defrosting the evaporator in heat pump mode allowing effective defrosting without using an additional heating device.
RésuméSummary
A cette fin, la présente invention propose un procédé de dégivrage d’un système de conditionnement thermique, le système de conditionnement thermique comprenant:
- Un circuit de liquide caloporteur configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- Un circuit de fluide réfrigérant comportant successivement :
un dispositif de compression,
un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
un premier dispositif de détente,
un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air, le premier échangeur de chaleur étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre,
le circuit de fluide réfrigérant comportant en outre un deuxième dispositif de détente disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
le circuit de liquide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur,
le procédé de dégivrage comportant les étapes :
(i) Détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur,
(ii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur de façon à absorber de la chaleur de l’élément de la chaine de traction électrique,
(iii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide et faire circuler simultanément du liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide de façon à chauffer le liquide caloporteur,
(iv) Faire circuler du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur.To this end, the present invention proposes a method for defrosting a thermal conditioning system, the thermal conditioning system comprising:
- A heat transfer liquid circuit configured to circulate a heat transfer liquid,
- A refrigerant circuit comprising successively:
a compression device,
a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
a first expansion device,
a first heat exchanger configured to exchange heat with a first air flow, the first heat exchanger being configured to operate at least as an evaporator, and being capable of accumulating frost,
the refrigerant circuit further comprising a second expansion device disposed upstream of a second heat exchanger, the second heat exchanger being configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle ,
the coolant circuit comprising a third heat exchanger configured to be thermally coupled with the first heat exchanger,
the defrosting process comprising the steps:
(i) Detecting the presence of ice accumulated on the first heat exchanger,
(ii) Circulate refrigerant fluid in the second heat exchanger so as to absorb heat from the element of the electric traction chain,
(iii) Circulating refrigerant fluid in the two-fluid heat exchanger and simultaneously circulating heat transfer liquid in the two-fluid exchanger so as to heat the heat transfer liquid,
(iv) Circulate heated coolant through the third heat exchanger to melt ice accumulated on the first heat exchanger.
Le deuxième échangeur de chaleur pouvant être couplé thermiquement avec l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule, le fluide réfrigérant peut prélever de la chaleur à l’élément de la chaine de traction électrique au niveau du deuxième échangeur de chaleur. Cette chaleur prélevée est cédée au liquide caloporteur au niveau de l’échangeur bifluide, ce qui permet de chauffer le liquide caloporteur. La circulation dans le troisième échangeur de chaleur du liquide caloporteur réchauffé permet de faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur. La source de chaleur permettant de faire fondre la glace est ainsi l’élément de la chaine de traction. L’utilisation d’un dispositif de chauffage additionnel spécifique est ainsi évitée.Since the second heat exchanger can be thermally coupled with the element of the electric traction chain of the vehicle, the coolant can take heat from the element of the electric traction chain at the level of the second heat exchanger. This withdrawn heat is transferred to the heat transfer liquid at the level of the two-fluid exchanger, which makes it possible to heat the heat transfer liquid. The circulation in the third heat exchanger of the heated heat transfer liquid makes it possible to melt the ice accumulated on the first heat exchanger. The heat source to melt the ice is thus the element of the traction chain. The use of a specific additional heating device is thus avoided.
Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :The characteristics listed in the following paragraphs can be implemented independently of each other or in any technically possible combination:
Lors de l’étape (ii) de circulation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur, le fluide réfrigérant est à basse pression.During step (ii) of circulation of the refrigerant fluid in the second heat exchanger, the refrigerant fluid is at low pressure.
Lors de l’étape (iii) de circulation du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide, le fluide réfrigérant est à haute pression.During step (iii) of circulation of the refrigerant fluid in the two-fluid heat exchanger, the refrigerant fluid is at high pressure.
Le deuxième échangeur de chaleur est agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.The second heat exchanger is arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid.
Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule.According to one embodiment, the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electric traction motor of the vehicle.
En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.As a variant or in addition, the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electronic module for controlling an electric traction motor of the vehicle.
En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.As a variant or additionally, the element of the electric traction chain of the vehicle comprises an electrical energy storage battery.
Selon un mode de réalisation du procédé de dégivrage, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec le premier flux d’air.According to one embodiment of the defrosting method, the third heat exchanger is configured to exchange heat with the first air flow.
Le troisième échangeur de chaleur est disposé en amont du premier échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du premier flux d’air.The third heat exchanger is arranged upstream of the first heat exchanger in a flow direction of the first air flow.
Le premier flux d’air est un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.The first flow of air is a flow of air outside the passenger compartment of the vehicle.
Selon un exemple de mise en œuvre du procédé de dégivrage, le débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur est égal au débit de liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide pendant l’étape iv) de circulation du liquide caloporteur chauffé dans le dans le troisième échangeur de chaleur.According to an example of implementation of the defrosting method, the flow rate of heat transfer liquid in the third heat exchanger is equal to the flow rate of heat transfer liquid in the two-fluid exchanger during step iv) of circulation of the heat transfer liquid heated in the in the third heat exchanger.
Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième échangeur de chaleur.According to one embodiment, the element of the electric traction chain of the vehicle is configured to exchange heat with the refrigerant fluid circulating in the second heat exchanger.
Selon un autre mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire de liquide caloporteur.According to another embodiment, the element of the electric traction chain of the vehicle is configured to exchange heat with a coolant liquid circulating in an auxiliary loop of coolant liquid.
Le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec le liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire de liquide caloporteur.The second heat exchanger is configured to exchange heat with the heat transfer liquid circulating in the auxiliary heat transfer liquid loop.
Par exemple, le deuxième échangeur de chaleur est un échangeur à plaques.For example, the second heat exchanger is a plate exchanger.
Le circuit de liquide caloporteur comprend une boucle principale de circulation, la boucle principale comportant l’échangeur bifluide.The heat transfer liquid circuit comprises a main circulation loop, the main loop comprising the two-fluid exchanger.
La boucle auxiliaire de liquide caloporteur peut être sélectivement mise en communication avec la boucle principale de liquide caloporteur.The auxiliary coolant loop can be selectively placed in communication with the main coolant loop.
La boucle auxiliaire de liquide caloporteur peut être sélectivement séparée de la boucle principale de liquide caloporteur.The auxiliary coolant loop can be selectively separated from the main coolant loop.
La boucle principale de liquide caloporteur comprend une pompe configurée pour faire circuler le liquide caloporteur.The main coolant loop includes a pump configured to circulate the coolant.
La boucle auxiliaire de liquide caloporteur comprend une pompe, non représentée, configurée pour faire circuler le liquide caloporteur.The auxiliary heat transfer liquid loop comprises a pump, not shown, configured to circulate the heat transfer liquid.
Selon un exemple de mise en œuvre du procédé de dégivrage, l’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une température du liquide caloporteur en entrée du troisième échangeur de chaleur,
- si la température déterminée est supérieure à un premier seuil prédéterminé, générer un premier flux d’air de façon à ce que le premier flux d’air échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur, puis avec le premier échangeur de chaleur.According to an example of implementation of the defrosting method, step (iv) of circulation of heat transfer liquid in the third heat exchanger comprises the sub-steps:
- determining a temperature of the heat transfer liquid at the inlet of the third heat exchanger,
- If the determined temperature is greater than a first predetermined threshold, generating a first air flow so that the first air flow exchanges heat with the third heat exchanger, then with the first heat exchanger.
La sous-étape de génération d’un premier flux d’air comprend une activation d’un groupe moto-ventilateur, le groupe moto-ventilateur étant configuré pour faire circuler un flux d’air du troisième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur.The sub-step of generating a first air flow comprises activating a motor-fan unit, the motor-fan unit being configured to circulate a flow of air from the third heat exchanger to the first heat exchanger. heat.
Selon un exemple de mise en œuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant deux niveaux.According to an example of implementation of the method, the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising two levels.
Selon une variante de mise en œuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant trois niveaux.According to a variant implementation of the method, the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising three levels.
Selon une autre variante de mise en œuvre du procédé, la présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est évaluée sur une échelle discrète comportant N niveaux, N étant un nombre entier strictement supérieur à 3.According to another implementation variant of the method, the presence of ice accumulated on the first heat exchanger is evaluated on a discrete scale comprising N levels, N being an integer strictly greater than 3.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les sous-étapes :
- déterminer une température du liquide caloporteur en sortie de l’échangeur bifluide,
- si la température déterminée est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé, maintenir un débit de flux d’air extérieur au-dessous d’un seuil de débit prédéterminé,
- si la température déterminée est supérieure au deuxième seuil prédéterminé, générer un premier flux d’air de façon à ce que le premier flux d’air échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur, puis avec le premier échangeur de chaleur de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur.According to one embodiment, the method comprises the sub-steps:
- determine a temperature of the heat transfer liquid at the outlet of the two-fluid exchanger,
- if the determined temperature is lower than a second predetermined threshold, maintaining an outside air flow rate below a predetermined flow rate threshold,
- if the determined temperature is higher than the second predetermined threshold, generating a first air flow so that the first air flow exchanges heat with the third heat exchanger, then with the first heat exchanger so to melt the ice accumulated on the first heat exchanger.
Selon un mode de réalisation du procédé de dégivrage, l’étape (iv) de circulation de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur est itérée jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.According to one embodiment of the defrosting method, step (iv) of circulation of coolant in the third heat exchanger is repeated until an absence of accumulated ice is detected.
Le procédé de dégivrage peut comporter l’étape :
- Lorsqu’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est détectée à l’étape i), interdire une circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur.The defrosting process may include the step:
- When a presence of ice accumulated on the first heat exchanger is detected in step i), prohibiting the circulation of refrigerant fluid in the first heat exchanger.
Selon une mise en œuvre du procédé de dégivrage, le procédé comporte l’étape :
(v) recevoir une requête de mise hors fonctionnement du système de conditionnement thermique,
(v1) si une absence de glace accumulée est détectée, mettre le système de conditionnement thermique hors fonctionnement,
(v2) si une présence de glace accumulée est détectée, maintenir le système de conditionnement thermique en fonctionnement et itérer l’étape (iv) de circulation d’un débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.According to one implementation of the defrosting method, the method comprises the step:
(v) receive a request to shut down the thermal conditioning system,
(v1) if an absence of accumulated ice is detected, put the thermal conditioning system out of operation,
(v2) if a presence of accumulated ice is detected, keeping the thermal conditioning system in operation and repeating step (iv) of circulating a flow of heat transfer liquid in the third heat exchanger until an absence of accumulated ice.
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte un dispositif configuré pour faire varier une section de passage du flux d’air extérieur en amont du troisième échangeur de chaleur entre une position d’ouverture minimale et une position d’ouverture maximale.According to one embodiment, the thermal conditioning system comprises a device configured to vary a passage section of the flow of outside air upstream of the third heat exchanger between a minimum open position and a maximum open position.
Le procédé de dégivrage peut comprendre les étapes :
vi) détecter une vitesse d’avancement du véhicule,
vii) si la vitesse du véhicule est supérieure à un seuil prédéterminé, positionner le dispositif de variation de la section de passage du flux d’air extérieur en amont du troisième échangeur de chaleur à la position d’ouverture minimale pendant l’étape (iv) de circulation du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur.The defrosting process may include the steps:
vi) detecting a forward speed of the vehicle,
vii) if the speed of the vehicle is greater than a predetermined threshold, positioning the device for varying the passage section of the exterior air flow upstream of the third heat exchanger at the minimum open position during step (iv ) circulation of the heated heat transfer liquid in the third heat exchanger.
L’invention concerne aussi un système de conditionnement thermique comprenant:
- Un circuit de liquide caloporteur configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- Un circuit de fluide réfrigérant comportant successivement :
un dispositif de compression,
un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
un premier dispositif de détente,
un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air, le premier échangeur de chaleur étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre,
le circuit de fluide réfrigérant comportant en outre un deuxième dispositif de détente disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur, le deuxième échangeur de chaleur étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
le circuit de liquide caloporteur comportant un troisième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur,
- Une unité électronique de contrôle configurée pour mettre en œuvre le procédé de dégivrage tel que décrit précédemment.The invention also relates to a thermal conditioning system comprising:
- A heat transfer liquid circuit configured to circulate a heat transfer liquid,
- A refrigerant circuit comprising successively:
a compression device,
a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
a first expansion device,
a first heat exchanger configured to exchange heat with a first air flow, the first heat exchanger being configured to operate at least as an evaporator, and being capable of accumulating frost,
the refrigerant circuit further comprising a second expansion device disposed upstream of a second heat exchanger, the second heat exchanger being configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle ,
the coolant circuit comprising a third heat exchanger configured to be thermally coupled with the first heat exchanger,
- An electronic control unit configured to implement the defrosting process as described above.
Le circuit de liquide caloporteur comprend une première branche reliant un premier point de connexion disposé sur la boucle principale à un deuxième point de connexion disposé sur la boucle auxiliaire.The heat transfer liquid circuit comprises a first branch connecting a first connection point arranged on the main loop to a second connection point arranged on the auxiliary loop.
Le circuit de liquide caloporteur comprend une deuxième branche reliant un troisième point de connexion disposé sur la boucle principale à un quatrième point de connexion disposé sur la boucle auxiliaire.The heat transfer liquid circuit comprises a second branch connecting a third connection point arranged on the main loop to a fourth connection point arranged on the auxiliary loop.
Le circuit de liquide caloporteur comprend une troisième branche reliant un cinquième point de connexion disposé sur la boucle principale au troisième échangeur de chaleur.The heat transfer liquid circuit comprises a third branch connecting a fifth connection point arranged on the main loop to the third heat exchanger.
Le circuit de liquide caloporteur comprend une quatrième branche reliant le troisième échangeur de chaleur à un sixième point de connexion disposé sur la boucle principale.The heat transfer liquid circuit comprises a fourth branch connecting the third heat exchanger to a sixth connection point arranged on the main loop.
Selon un premier mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un circuit de fluide réfrigérant comportant :
- une boucle principale comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant :
un dispositif de compression,
un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
un premier dispositif de détente,
un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air,
- une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comprenant un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
- une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du premier point de raccordement et en amont du deuxième dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième échangeur de chaleur, la deuxième branche de dérivation comprenant un troisième dispositif de détente et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air.According to a first embodiment, the thermal conditioning system comprises a refrigerant circuit comprising:
- a main loop comprising successively according to the direction of travel of the refrigerant fluid:
a compression device,
a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
a first expansion device,
a first heat exchanger configured to exchange heat with a first airflow,
- a first bypass branch connecting a first connection point arranged on the main loop downstream of the dual-fluid exchanger and upstream of the first expansion device to a second connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the compression device, the first bypass branch comprising a second expansion device and a second heat exchanger configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle,
- a second bypass branch connecting a third connection point disposed on the first bypass branch downstream of the first connection point and upstream of the second expansion device to a fourth connection point disposed on the first bypass branch downstream of the second heat exchanger, the second bypass branch comprising a third expansion device and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with a second air flow.
Le circuit de liquide caloporteur comprend un cinquième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le deuxième flux d’air.The coolant circuit includes a fifth heat exchanger configured to exchange heat with the second air flow.
La boucle principale du circuit de liquide caloporteur comprend l’échangeur bifluide et le cinquième échangeur de chaleur.The main loop of the coolant circuit includes the two-fluid exchanger and the fifth heat exchanger.
Le deuxième flux d’air est un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile.The second air flow is a flow of air inside the passenger compartment of the motor vehicle.
Le quatrième échangeur de chaleur est disposé en amont du cinquième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du deuxième flux d’air.The fourth heat exchanger is arranged upstream of the fifth heat exchanger in a flow direction of the second air flow.
La boucle principale comporte un premier échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier point de raccordement, et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du deuxième point de raccordement et en amont du dispositif de compression.The main loop comprises a first internal exchanger configured to allow heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid downstream of the two-fluid exchanger and upstream of the first connection point, and the low-pressure refrigerant fluid downstream of the second point connection and upstream of the compression device.
La première branche de dérivation comporte un deuxième échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval du premier point de raccordement et le fluide réfrigérant à basse pression en amont du deuxième point de raccordement.The first bypass branch comprises a second internal exchanger configured to allow heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid downstream of the first connection point and the low-pressure refrigerant fluid upstream of the second connection point.
Selon un premier mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un circuit de fluide réfrigérant comportant :
- une boucle principale comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant :
un dispositif de compression,
un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
un troisième dispositif de détente et un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air,
un premier dispositif de détente,
un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air,
- une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur bifluide et en amont du troisième dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comprenant un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement avec un élément d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
- une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du quatrième échangeur de chaleur et en amont du premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement.According to a first embodiment, the thermal conditioning system comprises a refrigerant circuit comprising:
- a main loop comprising successively according to the direction of travel of the refrigerant fluid:
a compression device,
a two-fluid heat exchanger arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer liquid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
a third expansion device and a fourth heat exchanger configured to exchange heat with a second air flow,
a first expansion device,
a first heat exchanger configured to exchange heat with a first airflow,
- a first bypass branch connecting a first connection point arranged on the main loop downstream of the dual-fluid exchanger and upstream of the third expansion device to a second connection point arranged on the main loop downstream of the first heat exchanger and upstream of the compression device, the first bypass branch comprising a second expansion device and a second heat exchanger configured to be thermally coupled with an element of an electric traction chain of a motor vehicle,
- a second bypass branch connecting a third connection point arranged on the main loop downstream of the fourth heat exchanger and upstream of the first expansion device to a fourth connection point arranged on the first bypass branch downstream of the second exchanger of heat and upstream of the second connection point.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comporte un deuxième échangeur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression dans la boucle principale en aval du premier échangeur interne et en amont du premier point de raccordement et le fluide réfrigérant à basse pression dans la première branche de dérivation en aval du quatrième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.In this second embodiment, the refrigerant circuit comprises a second internal exchanger configured to allow heat exchange between the high-pressure refrigerant fluid in the main loop downstream of the first internal exchanger and upstream of the first connection point and the low-pressure refrigerant fluid in the first bypass branch downstream of the fourth connection point and upstream of the second connection point.
Selon un aspect du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier point de raccordement.According to one aspect of the thermal conditioning system, the main loop comprises a refrigerant fluid accumulation device arranged downstream of the two-fluid exchanger and upstream of the first connection point.
Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier échangeur interne.According to one embodiment of the thermal conditioning system, the main loop comprises a refrigerant fluid accumulation device arranged downstream of the two-fluid exchanger and upstream of the first internal exchanger.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics, details and advantages will appear on reading the detailed description below, and on analyzing the appended drawings, in which:
Claims (13)
- un circuit de liquide caloporteur (1) configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- un circuit de fluide réfrigérant (2) comportant successivement :
un dispositif de compression (3),
un échangeur bifluide (4) agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (2) et sur le circuit de liquide caloporteur (1) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
un premier dispositif de détente (31),
un premier échangeur de chaleur (21) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air (F1), le premier échangeur de chaleur (21) étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre,
le circuit de fluide réfrigérant (2) comportant en outre un deuxième dispositif de détente (32) disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur (22), le deuxième échangeur de chaleur (22) étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément (30) d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile,
le circuit de liquide caloporteur (1) comportant un troisième échangeur de chaleur (23) configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur (21),
le procédé de dégivrage comportant les étapes :
(i) Détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (21),
(ii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur (22) de chaleur de façon à absorber de la chaleur de l’élément (30) de la chaine de traction électrique,
(iii) Faire circuler du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide (4) et faire circuler simultanément du liquide caloporteur dans l’échangeur bifluide (4) de façon à chauffer le liquide caloporteur,
(iv) Faire circuler du liquide caloporteur chauffé dans le troisième échangeur de chaleur (23) de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur.A method of defrosting a thermal conditioning system (100), the thermal conditioning system (100) comprising:
- a heat transfer liquid circuit (1) configured to circulate a heat transfer liquid,
- a refrigerant circuit (2) comprising successively:
a compression device (3),
a two-fluid heat exchanger (4) arranged jointly on the refrigerant circuit (2) and on the heat transfer liquid circuit (1) so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
a first expansion device (31),
a first heat exchanger (21) configured to exchange heat with a first air flow (F1), the first heat exchanger (21) being configured to operate at least as an evaporator, and being capable of accumulating frost ,
the refrigerant circuit (2) further comprising a second expansion device (32) disposed upstream of a second heat exchanger (22), the second heat exchanger (22) being configured to be thermally coupled with an element (30) an electric traction chain of a motor vehicle,
the coolant circuit (1) comprising a third heat exchanger (23) configured to be thermally coupled with the first heat exchanger (21),
the defrosting process comprising the steps:
(i) detecting the presence of ice accumulated on the first heat exchanger (21),
(ii) Circulating refrigerant fluid in the second heat exchanger (22) so as to absorb heat from the element (30) of the electric traction chain,
(iii) Circulating refrigerant fluid in the two-fluid exchanger (4) and simultaneously circulating heat transfer liquid in the two-fluid exchanger (4) so as to heat the heat transfer liquid,
(iv) Circulating heated coolant through the third heat exchanger (23) to melt ice accumulated on the first heat exchanger.
dans lequel le troisième échangeur de chaleur (23) est disposé en amont du premier échangeur de chaleur (21) selon un sens d’écoulement du premier flux d’air (F1),
et dans lequel le premier flux d’air (F1) est un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule.Defrosting method according to claim 1, wherein the third heat exchanger (23) is configured to exchange heat with the first air flow (F1),
in which the third heat exchanger (23) is arranged upstream of the first heat exchanger (21) in a flow direction of the first air flow (F1),
and in which the first air flow (F1) is an air flow outside (Fe) the passenger compartment of the vehicle.
- déterminer une température (T_23) du liquide caloporteur en entrée du troisième échangeur de chaleur (23),
- si la température déterminée (T_23) est supérieure à un premier seuil prédéterminé (Tmin1), générer un premier flux d’air (F1) de façon à ce que le premier flux d’air (F1) échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur (23), puis avec le premier échangeur de chaleur (21).Defrosting method according to one of the preceding claims in combination with claim 2, in which step (iv) of circulating heat transfer liquid in the third heat exchanger (23) comprises the sub-steps:
- determining a temperature (T_23) of the coolant at the inlet of the third heat exchanger (23),
- if the determined temperature (T_23) is greater than a first predetermined threshold (Tmin1), generating a first airflow (F1) so that the first airflow (F1) exchanges heat with the third heat exchanger (23), then with the first heat exchanger (21).
- déterminer une température (T_4) du liquide caloporteur en sortie de l’échangeur bifluide (4),
- si la température déterminée (T_4) est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé (Tmin2), maintenir un débit de flux d’air extérieur (Fe) au-dessous d’un seuil de débit prédéterminé,
- si la température déterminée (T_4) est supérieure ou égale au deuxième seuil prédéterminé (Tmin2), générer un premier flux d’air (F1) de façon à ce que le premier flux d’air (F1) échange de la chaleur avec le troisième échangeur de chaleur (23), puis avec le premier échangeur de chaleur (21) de façon à faire fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (21).Defrosting method according to one of the preceding claims in combination with claim 2, comprising the sub-steps:
- determine a temperature (T_4) of the heat transfer liquid at the outlet of the two-fluid exchanger (4),
- if the determined temperature (T_4) is below a second predetermined threshold (Tmin2), maintaining an outside air flow rate (Fe) below a predetermined rate threshold,
- if the determined temperature (T_4) is greater than or equal to the second predetermined threshold (Tmin2), generating a first air flow (F1) so that the first air flow (F1) exchanges heat with the third heat exchanger (23), then with the first heat exchanger (21) so as to melt the ice accumulated on the first heat exchanger (21).
- Lorsqu’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (21) est détectée à l’étape i), interdire une circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur (21).Defrosting method according to one of the preceding claims, comprising the step:
- When a presence of ice accumulated on the first heat exchanger (21) is detected in step i), prohibiting a circulation of refrigerant fluid in the first heat exchanger (21).
(v) recevoir une requête de mise hors fonctionnement du système de conditionnement thermique (100),
(v1) si une absence de glace accumulée est détectée, mettre le système de conditionnement thermique (100) hors fonctionnement,
(v2) si une présence de glace accumulée est détectée, maintenir le système de conditionnement thermique (100) en fonctionnement et itérer l’étape (iv) de circulation d’un débit de liquide caloporteur dans le troisième échangeur de chaleur (23) jusqu’à détecter une absence de glace accumulée.Defrosting method according to one of the preceding claims, comprising the step:
(v) receiving a request to shut down the thermal conditioning system (100),
(v1) if an absence of accumulated ice is detected, putting the thermal conditioning system (100) out of operation,
(v2) if a presence of accumulated ice is detected, keeping the thermal conditioning system (100) in operation and iterating step (iv) of circulating a flow of heat transfer liquid in the third heat exchanger (23) until to detect an absence of accumulated ice.
- un circuit de liquide caloporteur (1) configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,
- un circuit de fluide réfrigérant (2) comportant successivement :
un dispositif de compression (3),
un échangeur bifluide (4) agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (2) et sur le circuit de liquide caloporteur (1) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,
un premier dispositif de détente (31),
un premier échangeur de chaleur (21) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air (F1), le premier échangeur de chaleur (21) étant configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et étant susceptible d’accumuler du givre ,
le circuit de fluide réfrigérant (2) comportant en outre un deuxième dispositif de détente (32) disposé en amont d’un deuxième échangeur de chaleur (22), le deuxième échangeur de chaleur (22) étant configuré pour être couplé thermiquement avec un élément (30) d’une chaine de traction électrique d’un véhicule automobile ,
le circuit de liquide caloporteur (1) comportant un troisième échangeur de chaleur (23) configuré pour être couplé thermiquement avec le premier échangeur de chaleur (21) ,
- Une unité électronique de contrôle (50) configurée pour mettre en œuvre le procédé de dégivrage selon l’une des revendications précédentes.Thermal conditioning system (100) comprising:
- a heat transfer liquid circuit (1) configured to circulate a heat transfer liquid,
- a refrigerant circuit (2) comprising successively:
a compression device (3),
a two-fluid heat exchanger (4) arranged jointly on the refrigerant circuit (2) and on the heat transfer liquid circuit (1) so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
a first expansion device (31),
a first heat exchanger (21) configured to exchange heat with a first air flow (F1), the first heat exchanger (21) being configured to operate at least as an evaporator, and being capable of accumulating frost ,
the refrigerant circuit (2) further comprising a second expansion device (32) disposed upstream of a second heat exchanger (22), the second heat exchanger (22) being configured to be thermally coupled with an element (30) an electric traction chain of a motor vehicle,
the coolant circuit (1) comprising a third heat exchanger (23) configured to be thermally coupled with the first heat exchanger (21),
- An electronic control unit (50) configured to implement the defrosting method according to one of the preceding claims.
dans lequel l’élément (30) de la chaine de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire (10) de liquide caloporteur,
et dans lequel le deuxième échangeur de chaleur (22) est configuré pour échanger de la chaleur avec le liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire (10) de liquide caloporteur.Thermal conditioning system (100) according to claim 10 or 11, in which the second heat exchanger (22) is arranged jointly on the refrigerant circuit (2) and on the heat transfer liquid circuit (1) so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer liquid,
in which the element (30) of the electric traction chain of the vehicle is configured to exchange heat with a heat transfer liquid circulating in an auxiliary loop (10) of heat transfer liquid,
and wherein the second heat exchanger (22) is configured to exchange heat with the coolant circulating in the auxiliary coolant loop (10).
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- 2022-11-09 WO PCT/EP2022/081286 patent/WO2023083871A1/en unknown
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