FR3135422A1 - Système de conditionnement thermique comprenant un module de gestion des fluides pour un véhicule notamment automobile - Google Patents

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Andreas Fiene
Thomas BLAETTE
Lohith Sriram Pavan THOTA
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

L’invention porte sur un système de conditionnement thermique (1) pour chauffer et/ou refroidir des éléments électriques et/ou électroniques d’un véhicule automobile électrique ou hybride, et comportant : un circuit de liquide caloporteur,un circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant :un condenseur (52),un compresseur (20),un premier évaporateur (48) pour refroidir l’habitacle du véhicule,un deuxième évaporateur (50) pour refroidir les éléments électriques et/ou électronique,un module de gestion des fluides caractérisé en ce que le module de gestion des fluides comporte : un support (10) présentant une première face (40) et une seconde face (42), au moins un canal (60, 62, 64) pour le circuit de fluide réfrigérant (2),la première face (40) du support (10) supportant au moins le deuxième évaporateur (50) et la seconde face (42) du support (10) supportant au moins une vanne (72-2, 72-3). Figure de l’abrégé : Figure 8

Description

Système de conditionnement thermique comprenant un module de gestion des fluides pour un véhicule notamment automobile
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. Ces systèmes peuvent notamment équiper un véhicule automobile. De tels systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme par exemple 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 différents échangeurs de chaleur permettant d’assurer un chauffage ou un refroidissement de différents organes.
Les systèmes de conditionnement thermique font couramment appel à une boucle de fluide réfrigérant et à une boucle de liquide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. La boucle de fluide réfrigérant est formée de sorte que le fluide réfrigérant cède de la chaleur à un liquide caloporteur dans un premier échangeur de chaleur. La chaleur cédée au liquide caloporteur peut ensuite être dissipée dans un flux d’air destiné à l’habitacle afin de le chauffer. Le circuit de liquide caloporteur permet aussi de refroidir des éléments de la chaine de traction du véhicule dissipant de la chaleur, comme le moteur électrique de traction du véhicule ou l’électronique de puissance commandant le moteur électrique. Pour cela, un autre échangeur de chaleur permet de réaliser un échange de chaleur entre le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant afin de refroidir le liquide caloporteur.
Il existe ainsi un besoin de pouvoir disposer de systèmes de conditionnement thermique pouvant proposer différents modes de refroidissement et/ou de chauffage de la batterie ou de différents éléments de la chaine de traction du véhicule, en particulier sans faire appel à une circulation de fluide réfrigérant sous pression.
Les systèmes de conditionnement thermique se composent notamment de composants de gestion thermique, tels que des pompes, des vannes, des échangeurs de chaleur, ainsi que des composants servant à la régulation de la température. Il est aussi prévu des composants, tels que des conduits, guidant un fluide et reliant fluidiquement les composants de gestion thermique entre eux.
Le développement des véhicules électriques a accru le besoin en système de conditionnement thermique optimisés avec des processus de fabrication simplifiés et économique tout en créant une demande pour des systèmes à encombrement réduit.
L’invention vise à proposer une solution pour améliorer la situation.
A cette fin, la présente invention propose un système de conditionnement thermique pour chauffer et/ou refroidir des éléments électriques et/ou électroniques d’un véhicule automobile électrique ou hybride, et, préférentiellement, l’habitacle dudit véhicule, comportant :
  • un circuit de liquide caloporteur pour chauffer et/ou refroidir les éléments électriques et/ou électroniques, et, préférentiellement, l’habitacle du véhicule,
  • un circuit de fluide réfrigérant comprenant :
    • un condenseur,
    • un compresseur,
    • un premier évaporateur pour refroidir l’habitacle du véhicule,
    • un deuxième évaporateur pour refroidir les éléments électriques et/ou électroniques, tel que le deuxième évaporateur est couplé thermiquement au circuit de liquide caloporteur,
    • un module de gestion des fluides
caractérisé en ce que le module de gestion des fluides comporte :
  • un support présentant une première face et une seconde face, la première face étant opposée à la seconde face, et,
  • au moins un canal pour le circuit de fluide réfrigérant
  • la première face du support supportant au moins le deuxième évaporateur et la seconde face du support supportant au moins une vanne.
Une telle configuration permet un gain de place en disposant différents éléments du module de gestion des fluides du système de conditionnement thermique sur les deux faces du support de manière optimisée.
Le système de conditionnement thermique selon l’invention peut en outre comprendre au moins une des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
Selon un aspect de l’invention, la première face du support supporte le deuxième évaporateur.
Selon un aspect de l’invention, le deuxième évaporateur est un échangeur de type refroidisseur à eau. Le deuxième évaporateur de type refroidisseur à eau permet un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un liquide caloporteur, en particulier, ici, de l’eau glycolée.
Selon un aspect de l’invention, la première face du support supporte le condenseur.
Selon un aspect de l’invention, le condenseur est un échangeur de type condenseur à eau (ou « WCDS » pour « Water Condenser » dans sa dénomination anglaise). Le condenseur de type condenseur à eau permet, lui aussi, un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un liquide caloporteur, en particulier, ici, de l’eau glycolée.
Selon un aspect de l’invention, la première face du support supporte un premier échangeur de chaleur.
Dans le mode de réalisation illustré ici, le premier échangeur de chaleur est un échangeur dénommé échangeur interne (ou « IHX » pour « Internal Heat Exchanger » dans sa dénomination anglaise). Le premier échangeur de chaleur de type échangeur interne permet un échange thermique entre le fluide réfrigérant circulant à haute pression et le fluide réfrigérant circulant à basse pression.
Selon un aspect de l’invention, le condenseur est disposé sur une première zone de circulation du fluide réfrigérant du support et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression, tandis que le deuxième évaporateur et le premier échangeur de chaleur sont disposés sur une deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant du support et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression et/ou à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
Selon un aspect de l’invention, la première zone de circulation du fluide réfrigérant s’étend sensiblement selon un premier plan et la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant s’étend sensiblement selon un deuxième plan et dans lequel le premier plan de la première zone de circulation du fluide réfrigérant et le deuxième plan de la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant sont différents.
Selon un aspect de l’invention, le support comporte une troisième zone apte à recevoir au moins en partie un compresseur, la troisième zone étant distincte de la première zone de circulation du fluide réfrigérant et de la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant.
Selon un aspect de l’invention, la troisième zone s’étend sensiblement selon un troisième plan, le troisième plan étant différent du premier plan de la première zone de circulation du fluide réfrigérant et du deuxième plan de la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant. Dans ce mode de réalisation, le premier plan de la première zone de circulation du fluide réfrigérant, le deuxième plan de la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant et le troisième plan de la troisième zone sont des plans parallèles.
Selon un aspect de l’invention, la première zone de circulation du fluide réfrigérant et la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant sont reliées par un premier bord commun.
Selon un aspect de l’invention, le support comprend une première ouverture s’étendant au moins sur la troisième zone apte à recevoir au moins en partie le compresseur.
Cette première ouverture peut être vue comme une découpe permettant d’alléger le support et permettant de définir deux pattes de fixation pour le compresseur.
Selon un aspect de l’invention, la première zone de circulation du fluide réfrigérant et la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant sont reliées par un bord commun.
Selon un aspect de l’invention, la troisième zone et la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant sont reliées par un deuxième bord commun.
Selon un aspect de l’invention, la première ouverture s’étend aussi sur le deuxième bord commun à la troisième zone et la deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant.
Selon un aspect de l’invention, la seconde face du support comporte en outre le compresseur.
Dans ce mode de réalisation, le compresseur est assujetti à la seconde face du support par tout moyen tel que par exemple des vis.
Selon un aspect de l’invention, la seconde face du support comporte en outre une bouteille.
Autrement dit, selon cet aspect de l’invention, la bouteille est assujettie à la seconde face du support.
Selon un aspect de l’invention, la bouteille est un accumulateur, avec pour fonction de séparer le fluide réfrigérant liquide et le fluide réfrigérant gazeux, à basse pression, et de permettre un stockage.
Selon un autre mode de réalisation, la bouteille pourrait être une bouteille dessicante, avec pour fonction de séparer le fluide réfrigérant liquide et le fluide réfrigérant gazeux, à haute pression, de permettre un stockage et de capter l’humidité du fluide réfrigérant qui le traverse. Selon cet autre mode de réalisation, la bouteille, ou bouteille dessicante, serait placée sur une portion haute pression du circuit.
La bouteille pourrait être munie d’une vanne de charge de fluide réfrigérant.
Selon un aspect de l’invention, le compresseur et la bouteille comportent chacun une direction d’extension longitudinale respectivement et et dans lequel la direction d’extension longitudinale du compresseur est perpendiculaire à la direction d’extension longitudinale de la bouteille.
Les directions d’extension longitudinales du compresseur et de la bouteille, s’étendent parallèlement aux premier, deuxième et troisième plans.
Ces dispositions du compresseur et de la bouteille permettent d’améliorer la compacité du module de gestion des fluides.
Selon un aspect de l’invention, la seconde face du support comporte au moins une vanne.
Selon un aspect de l’invention, il est prévu deux vannes d’arrêt. En particulier, ces vannes d’arrêt sont prévues disposées sur des blocs support de vannes.
Selon un aspect de l’invention, la seconde face du support comporte au moins un capteur de température.
A titre d’exemple de réalisation, il est possible de prévoir un deuxième capteur de température disposé ici à proximité de la première vanne d’expansion.
Selon un aspect de l’invention, au moins une vanne d’arrêt est disposée sur une première zone de circulation du fluide réfrigérant du support et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression ; au moins un capteur de température est disposé sur une deuxième zone de circulation du fluide réfrigérant du support et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression et/ou à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
Selon un aspect de l’invention, le support comporte une deuxième ouverture, la deuxième ouverture recevant au moins en partie une quinzième bride.
Cette quinzième bride assure la communication fluidique entre le premier échangeur de chaleur et le compresseur.
Selon un autre aspect de l’invention, la quinzième bride pourrait appartenir au support.
L’invention a pour objet un système de conditionnement thermique comportant un support de module de gestion des fluides tel que décrit précédemment.
D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
La est une vue en perspective simplifiée d’un support pour module de gestion des fluides pour un véhicule, notamment automobile selon l’invention.
La est une vue de côté du support pour module de gestion des fluides de la .
La est une vue du dessous simplifiée d’une première face du support pour module de gestion des fluides selon l’invention ; la première face présentant les canaux de circulation et une partie des éléments disposés sur cette première face.
La est une vue de dessus simplifiée de la seconde face du support pour module de gestion des fluides selon l’invention.
La est une vue schématique du circuit de fluide réfrigérant de la fonctionnant selon un premier mode de fonctionnement.
La est une vue schématique du circuit de fluide réfrigérant de la fonctionnant selon un deuxième mode de fonctionnement.
La est une vue en perspective simplifiée de la seconde face du support pour module de gestion des fluides selon l’invention ; la seconde face présentant une partie des éléments disposés sur cette seconde face.
La est une vue en perspective simplifiée du support pour module de gestion des fluides de la .
La est une vue de dessous d’une première face du support pour module de gestion des fluides selon l’invention.
La est une vue de dessus de la seconde face du support pour module de gestion des fluides selon l’invention.
L’invention concerne un système de conditionnement thermique 1 pour chauffer et/ou refroidir des éléments électriques et/ou électroniques d’un véhicule automobile électrique ou hybride, et, préférentiellement, l’habitacle dudit véhicule, comportant : un circuit de liquide caloporteur pour chauffer et/ou refroidir les éléments électriques et/ou électroniques, et, préférentiellement, l’habitacle du véhicule, un circuit de fluide réfrigérant 2 comprenant un condenseur 52, un compresseur 20, un premier évaporateur 48 pour refroidir l’habitacle du véhicule, un deuxième évaporateur 50 pour refroidir les éléments électriques et/ou électroniques, tel que le deuxième évaporateur 50 est couplé thermiquement au circuit de liquide caloporteur, un module de gestion des fluides, caractérisé en ce que le module de gestion des fluides comporte : un support 10 présentant une première face 40 et une seconde face 42, la première face 40 étant opposée à la seconde face 42, et, au moins un canal 60, 62, 64 pour le circuit de fluide réfrigérant 2, la première face 40 du support 10 supportant au moins le deuxième évaporateur et la seconde face 42 du support 10 supportant au moins une vanne 72-2 ou 72-3.
Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 2 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants pourraient être employés, comme par exemple le R134a, ou encore le R290.
On entend par « fluide réfrigérant à haute pression » un fluide réfrigérant à une pression aux alentours de 20 bars, par « fluide réfrigérant à basse pression » à une pression de 3 bars.
Dans un premier temps, le module de gestion des fluides du système de gestion thermique sera décrit en s’appuyant sur les figures 1 à 4. Le système de conditionnement thermique dans son ensemble sera ensuite détaillé en s’appuyant sur les figures 5 et 6.
Dans le mode de réalisation particulier du module de gestion des fluides du système de conditionnement thermique 1 illustré notamment aux figures 1 à 4, le support 10 est formé d’au moins une première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression et d’une deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant et destinée au moins à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression et/ou à basse pression.
Ce support 10 est également appelé plateforme centrale (ou « hub » dans sa dénomination anglaise). Le support 10 est destiné à faire partie d'un système de conditionnement thermique 1 d'un véhicule automobile dans lequel le fluide réfrigérant circule, en particulier dans un circuit de climatisation et/ou de pompe à chaleur.
Autrement dit, le support 10 est une unité de circulation de fluide réfrigérant.
Selon le mode de réalisation illustré ici, le support 10 est formé de deux plaques assujetties l’une à l’autre. Dans un tel cas, les canaux pour le circuit d’un fluide réfrigérant 2 sont formés par au moins une déformation d’une des deux plaques.
Dit autrement, et dans ce mode de réalisation particulier, le support 10 intègre les canaux pour le circuit d’un fluide réfrigérant 2.
Selon ce mode de réalisation, les plaques formant le support 10 comportent chacune une ou plusieurs régions planes 15 entre les canaux 60, 64.
Selon ce mode de réalisation de nouveau, l’épaisseur des plaques formant le support est sensiblement uniforme tant au niveau des régions planes qu’au niveau des canaux 60, 64.
Un mode de réalisation particulier ici illustré propose que le support 10 comprenne au moins une première plaque, appelée plaque de transfert 80, conformée pour former au moins un canal ou une ondulation pour la circulation du fluide. En d'autres termes, les courbures de la plaque de transfert 80 constituent des passages qui forment les canaux.
Toujours dans ce mode de réalisation particulier, le support 10 comprend au moins une deuxième plaque appelée plaque de support 82. La plaque de support 82 est configurée pour assurer l'interface entre le support 10 et des éléments assujettis sur le support 10.
La plaque de support 82 pourra être plate pour être en contact avec une partie des éléments assujettis sur le support 10.
Dit autrement, dans ce mode de réalisation, la plaque de support 82 définit en partie les conduits pour le fluide réfrigérant.
Dans le mode de réalisation illustré à la , le support 10 comporte au moins un premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Le premier canal 60, destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression, comporte dans le mode de réalisation illustré ici une forme sensiblement en Y, avec une branche principale 60-1 et deux ramifications dites première (60-2) et deuxième (60-3) ramifications.
Dans un mode de réalisation particulier, au moins un bloc support de vanne est inséré sur une ramification du premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Dans le mode de réalisation particulier illustré aux figures 3 et 4, deux blocs support de vanne 70-2 et 70-3 sont chacun insérés sur une ramification 60-2 ou 60-3 du premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Ici, les blocs support de vanne 70-2 et 70-3 sont aptes à recevoir chacun une vanne, en particuliers une vanne d’arrêt 72-2 ou 72-3 visibles à la .
Des variantes de réalisations non représentées proposent que le support 10 comporte des vannes telles que des vannes progressives, EXV (pour « electronic expansion valve » en anglais) ou TXV (pour « thermostatic expansion valve » en anglais). Ces vannes seront de préférence assujetties au support 10 via un bloc support de vanne commun à plusieurs vannes et/ou un bloc support individuel spécifique pour chaque vanne.
Ainsi, le support 10 comprend au moins un bloc support de vanne 70-2 ou 70-3 qui peut être vu comme un bloc de distribution du fluide réfrigérant dans le support 10.
Dit autrement, une vanne d’arrêt 72-2 ou 72-3 est mise en communication fluidique avec le premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression via, dans ce mode de réalisation particulier, le bloc support de vannes 70-2 ou 70-3.
Plus particulièrement, ici, la mise en communication fluidique s’effectue au niveau de chaque ramification respective 60-2 ou 60-3 du premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Un capteur de température 74 (visible par exemple à la ) est prévu au niveau du premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Dans le mode de réalisation illustré ici, le capteur de température 74 est disposé sur une des deux ramifications du premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression (ici la deuxième ramification 60-2).
Plus particulièrement, le capteur de température 74 est disposé à proximité de l’embranchement entre la branche principale 60-1 et les deux ramifications 60-2 et 60-3 du premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Comme indiqué plus haut, le premier canal 60 est destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Dans ce mode de réalisation, la branche principale 60-1 du premier canal 60 est destinée à assurer la communication entre une première bride 101, reliée fluidiquement à un compresseur 20, et les premières (60-2) et deuxième (60-3) ramifications.
La première ramification 60-2 est destinée à assurer la communication entre la branche principale 60-1 et un condenseur 52.
Le condenseur 52 est configuré pour opérer un échange de calories entre le fluide réfrigérant à haute pression et un liquide caloporteur.
La deuxième ramification 60-3 est destinée à assurer la communication entre la branche principale 60-1 et une deuxième bride 102, reliée fluidiquement à un condenseur interne 46, ici non représenté.
Ce condenseur interne 46 est un échangeur de régulation thermique de l’habitacle du véhicule, disposé par exemple dans l’habitacle dudit véhicule. Ledit condenseur interne 46 est destiné à réchauffer un flux d’air le traversant.
Le support 10 comporte aussi au moins un deuxième canal 62 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Dans le mode de réalisation particulier illustré à la , le support 10 comporte cinq deuxième canaux 62-1, 62-2, 62-3, 62-4 et 62-5 destinés à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression.
Dans ce même mode de réalisation, un des deuxièmes canaux, ci-après référencé 62-1 est destiné à assurer la communication entre le condenseur 52 et un autre échangeur de chaleur, ci-après dénommé premier échangeur de chaleur 54.
Selon le mode de réalisation illustré à la , le premier échangeur de chaleur 54 est un échangeur de chaleur interne, ledit échangeur de chaleur interne permettant de réaliser un transfert de calories entre une portion basse pression du circuit de fluide réfrigérant 2 et une portion haute pression dudit circuit de fluide réfrigérant 2. Un tel échange de calories permet d’optimiser les propriétés thermodynamiques du circuit de fluide réfrigérant 2.
Toujours dans ce même mode de réalisation illustré ici, un des deuxièmes canaux, ci-après référencé 62-2, est destiné à assurer la communication entre le premier échangeur de chaleur 54 et un embranchement, ledit embranchement se divisant en un des deuxièmes canaux, ci-après référencé 62-3 et un autre des deuxièmes canaux, ci-après référencé 62-4.
Le deuxième canal 62-3 est destiné à assurer la communication entre le deuxième canal 62-2 et une vanne, de préférence une vanne d’expansion. Dans la suite de la description, cette vanne d’expansion sera dénommée deuxième vanne d’expansion 28.
Toujours dans ce même mode de réalisation illustré ici, le deuxième canal 62-4 est destiné à assurer la communication entre le deuxième canal 62-2 et une autre vanne, de préférence une vanne d’expansion. Dans la suite de la description, cette vanne d’expansion sera dénommée première vanne d’expansion 26.
Chacune des vannes d’expansion 26, 28, encore appelées détendeurs, peut être un détendeur électronique, ou EXV, un détendeur thermostatique, ou TXV, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, un contrôleur électronique pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant.
La première vanne d’expansion 26 est ici directement connectée à une troisième bride 103, elle-même reliée fluidiquement à un premier évaporateur 48, non représenté.
Ce premier évaporateur 48 est un échangeur de régulation thermique de l’habitacle du véhicule, disposé par exemple dans l’habitacle dudit véhicule. Ledit premier évaporateur 48 est destiné à refroidir un flux d’air le traversant.
Selon ce même mode de réalisation, un des deuxièmes canaux, ci-après référencé 62-5, est destiné à assurer la communication entre le deuxième canal 62-2 et une quatrième bride 104, reliée fluidiquement au condenseur interne 46.
Le support 10 comporte aussi au moins un troisième canal 64, destiné à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
Dans le mode de réalisation particulier illustré à la , le support 10 comporte trois troisième canaux 64-1, 64-2 et 64-3 destinés à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
Selon ce même mode de réalisation, un des troisièmes canaux, ci-après référencé 64-1, est destiné à assurer la communication entre la deuxième vanne d’expansion 28 et le deuxième évaporateur 50.
Selon ce mode de réalisation, le deuxième évaporateur 50 est de type refroidisseur à eau à plaques empilées (ou « chiller » dans sa dénomination anglaise). Ce deuxième évaporateur est configuré pour opérer un échange de calories entre le fluide réfrigérant à basse pression et un liquide caloporteur.
Toujours dans ce même mode de réalisation illustré ici, un des troisièmes canaux, ci-après référencé 64-2, est destiné à assurer la communication entre le deuxième évaporateur 50 et une cinquième bride 105, reliée fluidiquement à une bouteille 56.
Selon ce mode de réalisation, la bouteille 56 est un accumulateur, configurée pour contenir le fluide réfrigérant à basse pression.
Selon ce mode de réalisation, la bouteille 56 pourrait être munie d’une vanne de charge 156 de fluide réfrigérant.
Selon un autre mode de réalisation, non représenté, la bouteille 56 peut être une bouteille dessicante configurée pour contenir le fluide réfrigérant à haute pression et capter l’humidité du fluide réfrigérant qui le traverse. Selon cet autre mode de réalisation, la bouteille 56, ou bouteille dessicante, serait placé sur une portion haute pression du circuit.
Dans ce même mode de réalisation illustré ici, un des troisièmes canaux, ci-après référencé 64-3, est destiné à assurer la communication entre une sixième bride 106, reliée fluidiquement à la bouteille 56, et le premier échangeur de chaleur 54.
Par ailleurs, le support 10 comprend une septième bride 107, reliée fluidiquement au premier évaporateur 48.
Les deux vannes d’expansion 26, 28 permettent de contrôler l’alimentation en fluide réfrigérant du premier évaporateur 48 et du deuxième évaporateur 50. Ainsi, en fonction de la position des vannes d’expansion, 26, 28 le premier évaporateur 48 et/ou le deuxième évaporateur 50 peut être alimenté en fluide réfrigérant.
Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur (54), le deuxième évaporateur (50) et le condenseur (52) sont reliés fluidiquement aux premier, deuxième et troisième canaux 60, 62, 64, par l’intermédiaire de brides. Plus précisément, le premier échangeur de chaleur 54 est reliés au moyen d’une huitième, neuvième et dixième brides, respectivement au deuxième canal 62-1, aux deuxièmes canaux 62-2, au troisième canal 64-3, le deuxième évaporateur 50 est relié au moyen d’une onzième et douzième brides, respectivement au troisième canal 64-1 et au troisième canal 64-2, le condenseur 52 est relié au moyen d’une treizième bride et d’une quatorzième bride respectivement à la première ramification 60-2 du premier canal 60 et au deuxième canal 62-1.
Dans le mode de réalisation illustré notamment aux figures 3 et suivantes, le au moins premier canal 60 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression est disposé sur la première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression, alors que le au moins troisième canal 64 destiné à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression est disposé sur une deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant destinée à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
Dans ce mode de réalisation, la première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant s’étend sensiblement selon un premier plan P1 et la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant s’étend sensiblement selon un deuxième plan P2 et dans lequel le premier plan P1 de la première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant et le deuxième plan P2 de la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant sont différents.
Dans ce mode de réalisation, la première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant et la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant sont reliées par un premier bord commun 16.
Dans ce mode de réalisation, le support 10 comporte une troisième zone 18 apte à recevoir au moins en partie le compresseur 20, la troisième zone 18 étant distincte de la première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant et de la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant.
Dans ce mode de réalisation, la troisième zone 18 s’étend sensiblement selon un troisième plan P3, le troisième plan P3 étant différent du premier plan P1 de la première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant et du deuxième plan P2 de la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant. Dans ce mode de réalisation, le premier plan P1 de la première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant, le deuxième plan P2 de la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant et le troisième plan P3 de la troisième zone 18 sont des plans parallèles.
Dans ce mode de réalisation, la troisième zone 18 et la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant sont reliées par un deuxième bord commun 22.
Dans ce mode de réalisation, le support 10 comporte une première ouverture 32 s’étendant au moins sur la troisième zone 18 apte à recevoir au moins en partie le compresseur 20.
Cette première ouverture 22 peut être vue comme une découpe permettant d’alléger le support 10 et permettant de définir deux pattes de fixation pour le compresseur 20.
Dans ce mode de réalisation, la première ouverture 32 s’étend aussi sur le deuxième bord commun 22 à la troisième zone 18 et la deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant.
Dans le mode de réalisation représenté notamment , le support 10 comporte une deuxième ouverture 24, la deuxième ouverture 24 recevant au moins en partie une quinzième bride 115.
Cette quinzième bride 115 assure la communication fluidique entre le premier échangeur de chaleur 54 et le compresseur 20.
Selon un autre aspect de l’invention, non représenté ici, la quinzième bride 115 pourrait appartenir au support 10.
Dans le mode de réalisation représenté notamment et 10, la seconde face 42 du support 10 comporte en outre un compresseur 20.
Dans ce mode de réalisation, le compresseur 20 est assujetti à la seconde face 42 du support 10 par tout moyen tel que par exemple des vis.
Dans le mode de réalisation représenté notamment et 10, la seconde face 42 du support 10 comporte en outre une bouteille 56.
Autrement dit, dans ce mode de réalisation, la bouteille 56 est assujettie à la seconde face 42 du support 10.
Selon un mode de réalisation représenté , le premier échangeur de chaleur 54, le deuxième évaporateur 50 et le condenseur 52 comportent chacun une longueur et une largeur, la longueur de chacun des premier échangeur de chaleur 54, deuxième évaporateur 50 et condenseur 52 définissant une direction d’extension longitudinale respectivement L1, L2 et L3 et dans lequel les directions d’extension longitudinale L2 et L3 du deuxième évaporateur 50 et du condenseur 52 sont parallèles et dans lequel la direction d’extension longitudinal L1 du premier échangeur de chaleur 54 est perpendiculaire aux directions d’extension longitudinale L2 et L3 du deuxième évaporateur 50 et du condenseur 52.
Une telle distribution contribue elle aussi à améliorer l’efficacité de l’échange thermique à travers le module en participant à la création d’un gradient thermique.
Toujours selon ce mode de réalisation, le condenseur 52 est disposé sur une première zone de circulation 12 du fluide réfrigérant du support 10 et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression, le deuxième évaporateur 50 et le premier échangeur de chaleur 54 sont disposés sur une deuxième zone de circulation 14 du fluide réfrigérant du support 10 et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression et/ou à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
Selon un mode de réalisation représenté , le compresseur 20 et la bouteille 56 comportent chacun une direction d’extension longitudinale respectivement L4 et L5 et dans lequel la direction d’extension longitudinale L4 du compresseur est perpendiculaire à la direction d’extension longitudinale L5 de la bouteille 56.
Les directions d’extension longitudinales L4 et L5, respectivement du compresseur 20 et de la bouteille 56, s’étendent parallèlement aux premier, deuxième et troisième plans P1, P2 et P3.
Ces dispositions du compresseur 20 et de la bouteille 56 permettent d’améliorer la compacité du module de gestion des fluides du système de conditionnement thermique 1.
Le système de conditionnement thermique 1 au sein du circuit de fluide réfrigérant 2 va maintenant être décrit en rapport avec les figures 5 et 6. Par ailleurs, le circuit de fluide réfrigérant 2 va être décrit en commençant par le compresseur 20, mais on comprend que celui-ci ne représente qu’un point de départ fictif du circuit de fluide réfrigérant 2 et que ledit circuit de fluide réfrigérant 2 forme une boucle fermée.
Un premier mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant 2, comprenant le système de conditionnement thermique 1, et permettant de chauffer et/ou refroidir des éléments électriques et/ou électroniques d’un véhicule automobile électrique ou hybride, et, préférentiellement, l’habitacle dudit véhicule, va maintenant être décrit en rapport avec la .
Afin de faciliter la compréhension, il convient de considérer que seules les conduites symbolisées en trait plein sur la seront décrites, car mises en œuvre dans le premier mode de fonctionnement. Par ailleurs, des traits plus épais des conduites ou des composants du circuit de fluide réfrigérant 2, permettent de symboliser les portions du circuit de fluide réfrigérant 2 où le fluide réfrigérant est à haute pression.
Dans ce premier mode de fonctionnement, le compresseur 20, décrit précédemment, permet de comprimer le fluide réfrigérant afin d’augmenter sa pression, et, par conséquent, sa température. Ainsi, on comprend qu’en sortie de compresseur 20, le fluide réfrigérant à haute pression est à l’état gazeux et présente une température élevée, c’est-à-dire supérieure à sa température d’entrée dans ledit compresseur 20. Le fluide réfrigérant en sortie de compresseur 20 circule dans une première conduite 110a, extérieure au support 10, puis, via la première bride 101, dans la branche principale 60-1 du premier canal 60 et est dirigé au moyen d’une première vanne d’arrêt 72-2 ouverte vers la première ramification 60-2 puis vers la passe de condenseur 17 du condenseur 52. Ledit condenseur 52 cède alors ses calories à un premier fluide caloporteur 30a du circuit fermé de refroidissement 44. Ainsi, en sortie de condenseur 52, le fluide réfrigérant est plus froid qu’en entrée et est au moins en partie à l’état liquide.
En sortie du condenseur 52, le fluide réfrigérant est dirigé, via l’un des deuxièmes canaux 62-1, vers le premier échangeur de chaleur 54. Selon le mode de réalisation illustré figures 5 et 6, le premier échangeur de chaleur 54 est un échangeur de chaleur interne. Le fluide réfrigérant haute pression circulant dans la deuxième passe 11b dudit premier échangeur de chaleur 54 échange des calories avec le fluide réfrigérant basse pression d’une autre portion du circuit de fluide réfrigérant 2, circulant dans la première passe 11a. Ce transfert permet d’améliorer les performances thermodynamiques mises en œuvre dans le circuit de fluide réfrigérant 2.
A l’issu de son passage dans le premier échangeur de chaleur 54 via la deuxième passe 11b, le fluide réfrigérant circule dans l’un des deuxièmes canaux 62-2 jusqu’à un embranchement. Le fluide réfrigérant circule alors dans l’un des deuxièmes canaux 62-3 et/ou dans l’un des deuxièmes canaux 62-4 et traverse respectivement une deuxième vanne d’expansion 28 et/ou une première vanne d’expansion 26 afin d’abaisser sa pression et son point d’évaporation. On comprend qu’à ce stade, on passe de la portion haute pression du circuit de fluide réfrigérant 2 à la portion basse pression de ce dernier.
En sortie de la deuxième vanne d’expansion 28, le fluide réfrigérant et à basse pression est dirigé via l’un des troisièmes canaux 64-1 et circule au sein du deuxième évaporateur 50 via la passe d’évaporateur 13, afin d’échanger des calories avec un deuxième liquide caloporteur 30b destiné à refroidir les éléments électriques et/ou électroniques et traversant ledit deuxième évaporateur 50. Plus particulièrement, le deuxième liquide caloporteur 30b traversant le deuxième évaporateur 50 est chaud en entrée du deuxième évaporateur 50 et cède ses calories au fluide réfrigérant circulant dans la passe d’évaporateur 13, qui ainsi s’évapore, le changement d’état produisant l’énergie nécessaire au refroidissement des éléments électriques et/ou électroniques. Ainsi, on comprend qu’au sein du deuxième évaporateur 50, le fluide réfrigérant s’évapore sous l’effet de la captation des calories, la deuxième vanne d’expansion 28 ayant abaissé son point d’évaporation. On comprend alors qu’en sortie du deuxième évaporateur 50, le fluide réfrigérant circulant dans l’un des troisième canaux 64-2 est majoritairement à l’état gazeux.
En sortie de la première vanne d’expansion 26, le fluide réfrigérant froid et à basse pression est dirigé, via une troisième bride 103 puis une deuxième conduite 110b, extérieure au support 10, vers le premier évaporateur 48 d’un dispositif de régulation thermique 38 de l’habitacle du véhicule, disposé par exemple dans l’habitacle dudit véhicule. Plus particulièrement, le dispositif de régulation thermique 38 est disposé dans l’habitacle de telle sorte à être traversé par un flux d’air F qui est envoyé dans l’habitacle. Ainsi, on comprend que le flux d’air F traversant le premier évaporateur 48 est refroidi par le fluide réfrigérant froid circulant au sein de ce dernier, permettant ainsi de refroidir l’habitacle. Le fluide réfrigérant traversant le premier évaporateur 48 est alors évaporé par l’effet des calories captées, de telle sorte qu’il sorte au moins partiellement à l’état gazeux dans une troisième conduite 110c, extérieure au support 10, jusqu’à une septième bride 107 du support 10.
Une fois traversé le deuxième évaporateur 50, le fluide réfrigérant en provenance de l’un des troisièmes canaux 64-2 traverse une cinquième bride 105, circule dans une quatrième conduite 110d, extérieure au support 10, et passe à travers la bouteille 56, ici l’accumulateur. Le fluide réfrigérant en provenance du premier évaporateur 48 traverse une septième bride 107, puis circule dans une cinquième conduite 110e, extérieure au support 10, jusqu’à la bouteille 56. La bouteille 56, ou accumulateur, collecte une fraction liquide du fluide réfrigérant en sortie du deuxième évaporateur 50 et/ou du premier évaporateur 48. Un tel passage dans la bouteille 56 est nécessaire préalablement au passage du fluide réfrigérant dans le compresseur 20 qui ne peut accepter le fluide réfrigérant qu’à l’état gazeux.
En sortie de bouteille 56, le fluide réfrigérant, à l’état gazeux et toujours à basse pression, est dirigé, via une sixième conduite 110f, extérieure au support 10, et une sixième bride 106 vers le premier échangeur de chaleur 54 au moyen de l’un des troisièmes canaux 64-3, afin d’effectuer l’échange de calories avec le fluide réfrigérant de la portion haute pression du circuit de fluide réfrigérant 2 via la première passe 11a, tel que décrit précédemment. Par la suite, le fluide réfrigérant est dirigé vers le compresseur 20 via une quinzième bride 115 et une septième conduite 110g, extérieures au support 10, afin que celui-ci augmente sa pression et sa température tel que décrit précédemment. Selon le mode de réalisation illustré figures 5 et 6, la quinzième bride 115 est directement intégrée au premier échangeur 54. Selon un autre mode de réalisation, non illustré, cette quinzième bride 115 pourrait appartenir au support 10. On comprend qu’ainsi, en sortie de compresseur 20, on bascule à nouveau dans la portion haute pression du circuit de fluide réfrigérant 2 et qu’un nouveau cycle thermodynamique peut prendre place.
Un deuxième mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant 2 comprenant le système de conditionnement thermique 1, et permettant de chauffer et/ou refroidir des éléments électriques et/ou électroniques d’un véhicule automobile électrique ou hybride, et, préférentiellement, l’habitacle dudit véhicule, va maintenant être décrit en rapport avec la .
Afin de faciliter la compréhension, il convient de considérer que seules les conduites symbolisées en trait plein sur la seront décrites, car mises en œuvre dans le deuxième mode de fonctionnement. Par ailleurs, des traits plus épais des conduites permettent de symboliser les portions du circuit de fluide réfrigérant 2 où le fluide réfrigérant est à haute pression.
De la même façon que pour le premier mode de fonctionnement, en sortie de compresseur 20 dans la première conduite 110a, extérieure au support 10, le fluide réfrigérant présente une haute pression, une haute température et est à l’état gazeux. Le fluide réfrigérant est alors dirigé, par la fermeture de la première vanne 72-2 et l’ouverture de la deuxième vanne 72-3, via une première bride 101, une branche principale 60-1, une deuxième ramification 60-3, une deuxième bride 102 et une huitième conduite 110h, vers un condenseur interne 46 du dispositif de régulation thermique 38 de l’habitacle, afin de chauffer le flux d’air F, ici froid, traversant au moins ledit condenseur interne 46. Ainsi, on comprend qu’en sortie de condenseur interne 46 du dispositif de régulation thermique 38 de l’habitacle, le fluide réfrigérant est au moins partiellement condensé, celui-ci ayant cédé au moins en partie ses calories au flux d’air F froid afin de le chauffer et donc de chauffer l’habitacle. Par la suite, le fluide réfrigérant sort du condenseur interne 46 via une neuvième conduite 110i.
Le fluide réfrigérant en sortie de condenseur interne 46 du dispositif de régulation thermique 38 de l’habitacle rejoint ensuite l’un des deuxièmes canaux 62-5 via la quatrième bride 104. Le fluide réfrigérant circule dans l’un des deuxièmes canaux 62-5 puis dans le deuxième canal 62-2 et traverse la deuxième vanne d’expansion 28 afin d’abaisser sa pression et son point d’évaporation. On comprend qu’à ce stade, on passe de la portion haute pression du circuit de fluide réfrigérant 2 à la portion basse pression de ce dernier.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite l’un des troisièmes canaux 64-1 puis le deuxième évaporateur 50 via la passe d’évaporateur 13 afin de capter les calories du deuxième liquide caloporteur 30b destiné à refroidir des éléments électriques et/ou électroniques. En captant les calories du deuxième liquide caloporteur 30b, le fluide réfrigérant s’évapore au moins partiellement et poursuit son chemin dans le circuit de fluide réfrigérant 2 de manière identique à ce qui a été décrit précédemment pour le premier mode de fonctionnement.
Selon un troisième mode de fonctionnement, non représenté ici, le condenseur 52 a pour fonction d’échanger des calories avec le premier liquide caloporteur 30a destiné, cette fois ci, à chauffer des éléments électriques et/ou électroniques d’un véhicule automobile électrique ou hybride. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à haute pression circule au sein du condenseur 52 via la passe de condenseur 17, afin d’échanger des calories avec le premier liquide caloporteur 30a destiné ici chauffer les éléments électriques et/ou électroniques et traversant ledit condenseur 52. Plus particulièrement, le premier liquide caloporteur 30a traversant le condenseur 52 est froid en entrée du condenseur 52 et capte des calories au fluide réfrigérant circulant dans la passe de condenseur 17, qui ainsi se condense, le changement d’état produisant l’énergie nécessaire au réchauffement des éléments électriques et/ou électroniques.
Selon un exemple de ce mode de fonctionnement, du côté du deuxième évaporateur 50, le fluide réfrigérant traverserait la passe d’évaporateur 13 afin de capter les calories du deuxième liquide caloporteur 30b, ledit deuxième liquide caloporteur 30b circulant dans un radiateur, non représenté, placé par exemple en face avant du véhicule. Le liquide caloporteur 30b céderait alors les calories captées à l’air ambiant au travers dudit radiateur.

Claims (11)

  1. Système de conditionnement thermique (1) pour chauffer et/ou refroidir des éléments électriques et/ou électroniques d’un véhicule automobile électrique ou hybride, et, préférentiellement, l’habitacle dudit véhicule, comportant :
    • un circuit de liquide caloporteur pour chauffer et/ou refroidir les éléments électriques et/ou électroniques, et, préférentiellement, l’habitacle du véhicule,
    • un circuit de fluide réfrigérant (2) comprenant :
      • un condenseur (52),
      • un compresseur (20),
      • un premier évaporateur (48) pour refroidir l’habitacle du véhicule,
      • un deuxième évaporateur (50) pour refroidir les éléments électriques et/ou électroniques, tel que le deuxième évaporateur (50) est couplé thermiquement au circuit de liquide caloporteur,
      • un module de gestion des fluides
    caractérisé en ce que le module de gestion des fluides comporte :
    • un support (10) présentant une première face (40) et une seconde face (42), la première face (40) étant opposée à la seconde face (42), et,
    • au moins un canal (60, 62, 64) pour le circuit de fluide réfrigérant (2),
    • la première face (40) du support (10) supportant au moins le deuxième évaporateur (50) et la seconde face (42) du support (10) supportant au moins une vanne (72-2, 72-3).
  2. Système de conditionnement thermique (1) selon la revendication précédente dans lequel la première face (40) du support (10) supporte le deuxième évaporateur (50).
  3. Système de conditionnement thermique (1) selon la revendication précédente dans lequel la première face (40) du support (10) supporte le condenseur (52).
  4. Système de conditionnement thermique (1) selon la revendication précédente dans lequel la première face (40) du support (10) supporte un premier échangeur de chaleur (54).
  5. Système de conditionnement thermique (1) selon la revendication précédente dans lequel :
    • le condenseur (52) est disposé sur une première zone de circulation (12) du fluide réfrigérant du support (10) et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression
    • le deuxième évaporateur (50) et le premier échangeur de chaleur (54) sont disposés sur une deuxième zone de circulation (14) du fluide réfrigérant du support (10) et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression et/ou à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
  6. Système de conditionnement thermique (1) selon la revendication précédente dans lequel la première zone de circulation (12) du fluide réfrigérant s’étend sensiblement selon un premier plan (P1) et la deuxième zone de circulation (14) du fluide réfrigérant s’étend sensiblement selon un deuxième plan (P2) et dans lequel le premier plan (P1) de la première zone de circulation (12) du fluide réfrigérant et le deuxième plan (P2) de la deuxième zone de circulation (14) du fluide réfrigérant sont différents.
  7. Système de conditionnement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 6 dans lequel la première zone de circulation (12) du fluide réfrigérant et la deuxième zone de circulation (14) du fluide réfrigérant sont reliées par un premier bord commun (16).
  8. Système de conditionnement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la seconde face (42) du support (10) comporte en outre un compresseur (20).
  9. Système de conditionnement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la seconde face (42) du support (10) comporte en outre une bouteille (56).
  10. Système de conditionnement thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la seconde face (42) du support (10) comporte au moins un capteur de température (74, 76).
  11. Système de conditionnement thermique (1) selon la revendication précédente dans lequel:
    • Au moins une vanne d’arrêt (72-2, 72-3) est disposée sur une première zone de circulation (12) du fluide réfrigérant du support (10) et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression
    • Au moins un capteur de température (74, 76) est disposé sur une deuxième zone de circulation (14) du fluide réfrigérant du support (10) et destinée à la circulation du fluide réfrigérant à haute pression et/ou à la circulation du fluide réfrigérant à basse pression.
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