WO2021204915A1 - Systeme de conditionnement thermique pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2021204915A1
WO2021204915A1 PCT/EP2021/059122 EP2021059122W WO2021204915A1 WO 2021204915 A1 WO2021204915 A1 WO 2021204915A1 EP 2021059122 W EP2021059122 W EP 2021059122W WO 2021204915 A1 WO2021204915 A1 WO 2021204915A1
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WO
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heat exchanger
heat
connection point
conditioning system
refrigerant
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/059122
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Regis Beauvis
Rody El Chammas
Jinming Liu
Muriel Porto
Mohamed Yahia
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
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    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
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    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
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    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal conditioning systems for motor vehicles.
  • Such systems allow, for example, thermal regulation of various components of the vehicle, such as the passenger compartment or an electric energy storage battery, in the case of an electrically propelled vehicle.
  • Heat exchanges are managed mainly by the compression and expansion of a refrigerant fluid within several heat exchangers arranged along a closed circuit.
  • Some thermal conditioning systems use a refrigerant fluid loop and a heat transfer fluid loop exchanging heat with the refrigerant fluid. Such systems are thus called indirect.
  • Application FR3064946 is an example of this.
  • Multiple bypass branches allow many operating modes to be carried out, such as, for example, cooling the air in the passenger compartment, heating the air in the passenger compartment, dehumidifying the air in the passenger compartment, or the cooling of the vehicle batteries.
  • the present invention thus aims to add modes of operation to the systems of the prior art and to reduce the number of components required.
  • the invention provides a thermal conditioning system for a motor vehicle, comprising:
  • a refrigerant fluid circuit configured to circulate a refrigerant fluid, the refrigerant circuit comprising:
  • a main loop comprising successively depending on the direction of travel refrigerant: a compression device, a bifluid heat exchanger, a first expansion device, a first heat exchanger,
  • a first branching branch connecting a first connection point disposed on the main loop upstream of the first heat exchanger to a second connection point disposed on the main loop downstream of the first heat exchanger, the first branching branch comprising a second heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air outside the vehicle interior,
  • a second branch branch connecting a third connection point arranged on the main loop and between an outlet of the compression device and the first expansion device to a fourth connection point arranged on the main loop and between the first heat exchanger heat and the second connection point, the second branch branch comprising a third expansion device and a third heat exchanger,
  • a heat transfer fluid circuit configured to circulate a heat transfer fluid
  • the bifluid heat exchanger being arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer fluid circuit so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the coolant
  • the main loop comprising a first internal heat exchanger configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant circulating downstream of the bifluid heat exchanger and the low pressure refrigerant circulating downstream of the second point connection.
  • the first bypass branch allows the refrigerant circulating in the main loop upstream of the first heat exchanger to join the second heat exchanger without passing through the first heat exchanger.
  • the main loop also includes a second internal heat exchanger configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid circulating downstream of the first internal exchanger and upstream of the third connection point, and the low pressure refrigerant fluid circulating between the fourth connection point and the second connection point.
  • the second internal heat exchanger improves the efficiency of the thermal conditioning system, especially during cooling operation phases.
  • the first connection point is between the first expansion device and the first heat exchanger.
  • the first heat exchanger is configured to exchange heat with a flow of air inside a vehicle cabin.
  • the third heat exchanger is configured to exchange heat with an electric energy storage battery of the vehicle.
  • a cooling of the battery supplying the electrical energy of an electric traction chain vehicle can thus be ensured. More generally, regulation of the temperature of the battery can thus be achieved.
  • the third heat exchanger is a bifluid heat exchanger configured to exchange heat with a coolant.
  • the first heat exchanger is configured to exchange heat with a flow of air inside a passenger compartment of the vehicle and the third Heat exchanger is a bifluid heat exchanger configured to exchange heat with a coolant and configured to exchange heat with an electrical energy storage battery of the vehicle.
  • the third heat exchanger is configured to exchange heat with a flow of air inside a vehicle cabin and the first heat exchanger is a heat exchanger.
  • bifluid configured to exchange heat with a heat transfer fluid and configured to exchange heat with an electrical energy storage battery of the vehicle.
  • the first expansion device is a thermostatically controlled expansion valve and the third expansion device is an electronically controlled expansion valve.
  • the main loop includes a first shut-off valve disposed between the first connection point and the first heat exchanger.
  • This shut-off valve prevents the passage of refrigerant fluid in the main loop when the valve is closed. The passage of refrigerant is possible when the valve is open.
  • the first branch branch comprises a second expansion device.
  • the second expansion device is arranged on the first branch branch between the first connection point and the second heat exchanger.
  • the first bypass branch includes a second shut-off valve.
  • the second shut-off valve is disposed on the first bypass branch between the first connection point and the second heat exchanger.
  • the thermal conditioning system comprises a third branch branch connecting a fifth connection point arranged on the main loop and between the first expansion device and the first heat exchanger to a sixth connection point disposed on the main loop between the fourth connection point and an inlet of the compression device, the third bypass branch comprising a fourth heat exchanger.
  • the third bypass branch has a shut-off valve, known as the fourth shut-off valve.
  • the fourth shut-off valve is disposed on the third bypass branch upstream of the fourth heat exchanger.
  • the sixth connection point is upstream of the second internal heat exchanger.
  • the sixth connection point is downstream of the second internal heat exchanger and upstream of the first internal heat exchanger.
  • the sixth connection point is between the second internal heat exchanger and the second connection point.
  • the sixth connection point is between the second connection point and the first internal heat exchanger.
  • the sixth connection point is between the first internal heat exchanger and an inlet of the compression device.
  • the first bypass branch comprises a fourth heat exchanger included between the first connection point and the second heat exchanger.
  • the fourth heat exchanger is disposed between the first connection point and the second shut-off valve.
  • the thermal conditioning system comprises a fourth branch branch connecting a seventh connection point arranged on the main loop and included between the fourth heat exchanger and the second shut-off valve at a eighth point connection arranged on the main loop between the fourth connection point and an inlet of the compression device.
  • the fourth branch branch has a third shut-off valve disposed between the seventh connection point and the eighth connection point.
  • the eighth connection point is between the fourth connection point and the second connection point.
  • the eighth connection point is between the second internal heat exchanger and the second connection point.
  • the fourth heat exchanger is configured to exchange heat with an element of an electric drivetrain of the vehicle.
  • part of an electric drive train of the vehicle is an electric traction motor.
  • the element of an electric traction chain of the vehicle is an electronic module for controlling an electric traction motor.
  • the fourth heat exchanger is a bifluid exchanger configured to exchange heat with a coolant.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a fifth heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air inside a passenger compartment of the vehicle.
  • the fifth heat exchanger can thus heat the passenger compartment of the vehicle, by dissipating heat in the air flow intended to supply the interior of the passenger compartment.
  • the coolant circuit includes a sixth heat exchanger configured to exchange heat with a flow of air outside the vehicle cabin.
  • the sixth heat exchanger makes it possible to cool the heat transfer fluid in certain operating modes of the thermal conditioning system.
  • the refrigerant circuit comprises a refrigerant accumulator device arranged on the main loop at the outlet of the bifluid exchanger.
  • This accumulation device allows the amount of fluid circulating in the refrigerant circuit to adjust to the conditions of use.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a heating mode in which:
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it gives up heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, in the second heat exchanger internal heat, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the first bypass branch, in the second expansion device, in the second heat exchanger where it absorbs heat from the external air flow, in the first internal heat exchanger, then the low pressure refrigerant fluid returns to the compression device.
  • This mode of circulation of the refrigerant fluid corresponds to the operation in heating mode for a thermal conditioning system according to a first embodiment.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system according to another embodiment, in one embodiment. heating in which:
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it gives up heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, in the second heat exchanger internal heat, in the first expansion device where it passes at low pressure, in the first bypass branch, in the second shut-off valve, in the second heat exchanger where it absorbs heat from the external air flow, in the first internal heat exchanger, then the low pressure refrigerant fluid returns to the compression device.
  • This method of circulating the refrigerant fluid corresponds to the operation in heating mode for a thermal conditioning system according to a second embodiment.
  • the heat transfer fluid circulates in the bifluid exchanger and then part of the heat transfer fluid circulates in the fifth heat exchanger where it transfers heat to the internal air flow.
  • the heating is provided at least in part by heat exchange between the fifth heat exchanger and the air intended for the passenger compartment .
  • the coolant transfers heat to the coolant, which in turn transfers heat to the air in the passenger compartment.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called parallel dehumidification mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it goes to high. pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, in the second internal heat exchanger, in the first expansion device where it passes at low pressure , is divided between a first flow circulating in the first bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow circulating successively in the second expansion device and in the second heat exchanger where it absorbs heat from the outdoor air flow, the second flow circulates successively in the first heat exchanger where it absorbs heat from the indoor air flow, in the second internal heat exchanger , the first flow of low pressure refrigerant fluid and the second flow of low pressure refrigerant meet at the second connection point, the low pressure refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger and returns to the compression device.
  • This mode of circulation of the refrigerant fluid corresponds to the operation in parallel dehumidification mode for a thermal conditioning system according to the first embodiment, in which the first heat exchanger performs in exchange with the flow of air inside the passenger compartment. .
  • the low-pressure refrigerant fluid passes in parallel through the first heat exchanger and into the second heat exchanger.
  • the air intended for the passenger compartment is thus cooled by passing through the first heat exchanger, then heated by passing through the fifth heat exchanger which receives the heat taken from the flow of outside air. The air is thus dehumidified.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system according to another embodiment, in a so-called parallel dehumidification mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes. at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, in the second internal heat exchanger, in the first expansion device where it passes to low pressure, is divided between a first flow circulating in the first bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow circulating successively in the second shut-off valve and in the second heat exchanger where it absorbs heat from the external air flow, the second flow circulates successively in the first heat exchanger where it absorbs heat from the internal air flow laughing, in the second interchange of internal heat, the first flow of low pressure refrigerant fluid and the second flow of low pressure refrigerant meet at the second connection point, the low pressure refrigerant then circulates through the first internal heat exchanger and returns to the control device
  • This mode of circulation of the refrigerant fluid corresponds to the operation in parallel dehumidification mode for a thermal conditioning system according to the second embodiment.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called energy recovery mode, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device where it passes. at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, the second internal heat exchanger, the first expansion device where it passes at low pressure , in the third branch branch, the fourth heat exchanger where the low pressure refrigerant absorbs heat, joins the main loop at the sixth connection point, the low pressure refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger and returns to the compression device.
  • This refrigerant circulation mode corresponds to the operation in energy recovery mode for a thermal conditioning system according to a third embodiment.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called energy recovery and heat pump mode, in which the refrigerant fluid circulates in the control device.
  • compression where it passes to high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, the second internal heat exchanger, the first expansion device where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the third bypass branch and a second flow circulating in the first bypass branch, - the first flow circulates in the fourth heat exchanger where the low-pressure refrigerant fluid absorbs heat then joins the main loop at the sixth connection point,
  • the second flow circulates successively in the first shut-off valve and in the second heat exchanger where it absorbs heat from the flow of outside air, the first flow of refrigerant fluid at low pressure and the second flow of refrigerant fluid at low pressure meet at the second connection point, the low pressure refrigerant then circulates through the first internal heat exchanger and returns to the compression device.
  • This refrigerant circulation mode corresponds to the operation in energy recovery and heat pump mode for a thermal conditioning system according to the third embodiment.
  • the low-pressure refrigerant fluid recovers the heat dissipated by the electric traction chain in the fourth heat exchanger. Energy consumption for heating the passenger compartment is thus minimized, since the heat lost for the operation of the powertrain is recovered.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called energy recovery and heat pump mode, in which the refrigerant fluid circulates in the control device. compression where it passes to high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, the second internal heat exchanger, the first expansion device where it passes at low pressure, in the first bypass branch, the fourth heat exchanger where the low pressure refrigerant absorbs heat, the second heat exchanger where the low pressure refrigerant absorbs heat from the air flow outside, joins the main loop at the second connection point, the low pressure refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger and returns to the compression device.
  • This mode of circulation of the refrigerant fluid corresponds to the operation in energy recovery and heat pump mode for a thermal conditioning system according to a fourth embodiment.
  • the invention also relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a mode called energy recovery and parallel dehumidification, in which the refrigerant fluid circulates in the compression device. where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, the second internal heat exchanger, the first expansion device where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the first bypass branch and a second flow circulating in the main loop, the first flow circulating successively in the fourth heat exchanger where the refrigerant at low pressure absorbs heat, the second heat exchanger where the low pressure refrigerant fluid absorbs heat from the outside air flow, the second die bit circulates successively in the first heat exchanger where it absorbs heat from the internal air flow, in the second internal heat exchanger, the first flow and the second low pressure refrigerant flow meet at the second connection point , the refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger and
  • the low-pressure refrigerant fluid passes in parallel in the first heat exchanger and in the fourth heat exchanger.
  • the air intended for the passenger compartment is cooled by the first heat exchanger and heated by the fifth heat exchanger, which corresponds to dehumidification.
  • thermal energy is recovered from the traction chain and also from the flow of outside air.
  • This mode makes it possible to avoid misting the passenger compartment by optimizing the energy expenditure of the system and without risking icing the second heat exchanger.
  • This mode of circulation of the refrigerant fluid corresponds to the operation in energy recovery and parallel dehumidification mode for a thermal conditioning system according to the fourth embodiment.
  • the invention finally relates to a method of operating a thermal conditioning system as described above, in a so-called energy recovery and heat pump mode, in which the refrigerant fluid circulates in the control device.
  • compression where it passes to high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger, the second internal heat exchanger, the first expansion device where it passes at low pressure, in the first bypass branch, the fourth heat exchanger where the refrigerant at low pressure absorbs heat, is divided between a first flow circulating in the first bypass branch and a second flow circulating in the fourth bypass branch, the first flow circulates in the second heat exchanger where the low pressure refrigerant fluid absorbs heat from the air flow r outside, the second flow circulates in the fourth bypass branch, the first flow and the second flow meet at the second connection point, the low pressure refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger and returns to the compression device .
  • This refrigerant circulation mode corresponds to the operation in energy recovery and heat pump mode for a thermal conditioning system according to a fifth embodiment.
  • the heat transfer fluid can be heated by recovering heat from the drivetrain and simultaneously from the outside air flow.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a schematic view of a thermal conditioning system according to a fifth embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1 according to a first mode of operation, called heating
  • FIG. 7 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 1 according to a second operating mode called parallel dehumidification
  • FIG. 8 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 2 according to the first operating mode called heating
  • FIG. 9 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 2 according to the second operating mode called parallel dehumidification
  • FIG. 10 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 3 according to a third operating mode called energy recovery
  • FIG. 11 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 3 according to a fourth operating mode, called energy recovery and heat pump
  • FIG. 12 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 4 according to the fourth operating mode, called energy recovery and heat pump
  • FIG. 13 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 4 according to a fifth operating mode, called energy recovery and parallel dehumidification,
  • FIG. 14 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 5 according to the fourth mode of operation, called energy recovery and heat pump.
  • FIG. 15 shows a schematic view of the thermal conditioning system of Figure 5 according to the third mode of operation, called energy recovery.
  • a first element upstream of a second element means that the first element is placed before the second element with respect to the direction of flow of a fluid.
  • a first element downstream of a second element means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of flow of the fluid considered.
  • FIG. 1 shows a thermal conditioning system 100 for a motor vehicle, comprising a refrigerant fluid circuit 1 configured to circulate a refrigerant fluid.
  • a refrigerant fluid circulates at least in a part of the circuit 1 of the refrigerant fluid.
  • the thermal conditioning system 100 makes it possible to regulate the temperature as well as the humidity level of the air present in the vehicle interior, in order to ensure passenger comfort. It also makes it possible to cool one or more components of an electric traction chain of the vehicle, such as for example a battery comprising a set of cells for storing electrical energy.
  • the refrigerant fluid used by the refrigerant fluid circuit 1 is here a chemical fluid such as R1234yf. Other refrigerant fluids could be used, such as for example R134a.
  • the refrigerant fluid circuit 100 comprises a main loop A comprising successively according to the direction of travel of the refrigerant fluid: a compression device 2, a bifluid heat exchanger 3, a first expansion device 4, a first heat exchanger 5.
  • the refrigerant fluid circuit 100 comprises a first bypass branch B connecting a first connection point 11 arranged on the main loop A upstream of the first heat exchanger 5 to a second connection point 12 arranged on the main loop A downstream of the first heat exchanger 5, the first bypass branch B comprising a second heat exchanger 7 configured to exchange heat with a flow of air Fe outside the vehicle interior.
  • the refrigerant fluid circuit 100 comprises a second bypass branch C connecting a third connection point 13 arranged on the main loop A and included between an outlet of the compression device 2 and the first expansion device 4 to a fourth connection point 14 arranged on the main loop A and included between the first heat exchanger 5 and the second connection point 12, the second bypass branch C comprising a third expansion device 8 and a third heat exchanger 9.
  • the thermal conditioning system 100 includes a heat transfer fluid circuit 20 configured to circulate a heat transfer fluid.
  • the bifluid heat exchanger 3 is arranged jointly on the refrigerant circuit 1 and on the heat transfer fluid circuit 20 so as to allow a heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid.
  • the main loop A comprises a first internal heat exchanger 21 configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant circulating downstream of the bifluid heat exchanger 3 and the low pressure refrigerant circulating downstream of the second point connection 12.
  • the first bypass branch B allows the refrigerant circulating in the main loop A upstream of the first heat exchanger 5 to join the second heat exchanger 7 without passing through the first heat exchanger 5.
  • the main loop A also comprises a second internal heat exchanger 22 configured to allow heat exchange between the high pressure refrigerant fluid circulating downstream of the first internal exchanger 21 and upstream of the third point connection 13, and the low-pressure refrigerant circulating between the fourth connection point 14 and the second connection point 12.
  • the second internal heat exchanger improves the efficiency of the thermal conditioning system, especially during the operating phases of the system in cooling mode.
  • the first connection point 11 is between the first expansion device 4 and the first heat exchanger 5.
  • the first heat exchanger 5 is configured to exchange heat with an internal air flow Fi to a vehicle cabin.
  • the term internal air flow Fi is understood to mean an air flow intended for the passenger compartment of the motor vehicle.
  • This indoor air flow can circulate in an installation of heating, ventilation and air conditioning, often referred to by the English term "HVAC” meaning "Heating, Ventilating and Air Conditioning".
  • HVAC Heating, Ventilating and Air Conditioning
  • the second heat exchanger 7 can be placed on the front face of the vehicle, and receives the air flow generated by the advancement of the vehicle.
  • a motor-fan unit not shown, can be activated in order to increase, if necessary, the flow rate of the external air flow Fe.
  • another motor-fan group is placed in the installation. of heating, ventilation and air conditioning in order to increase, if necessary, the flow rate of the internal air flow Fi.
  • the first heat exchanger 5 is also called a passenger compartment evaporator, and the second heat exchanger 7 is also called an evapo-condenser.
  • the first expansion device 4 is arranged upstream of the first heat exchanger 5.
  • the second expansion device 6, when present, is arranged upstream of the second heat exchanger 7.
  • Each of the expansion devices thus makes it possible to control the pressure of the refrigerant fluid passing through the corresponding heat exchanger, and therefore to manage the associated heat exchange.
  • An electronic control unit receives information from various sensors measuring in particular the characteristics of the refrigerant fluid at various points in the circuit.
  • the electronic unit also receives the instructions requested by the occupants of the vehicle, such as the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic unit implements control laws allowing the control of the various actuators, in order to control the thermal conditioning system 1.
  • the compression device can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compression device comprises a suction side of the low-pressure refrigerant fluid, also called the inlet of the compression device, and a delivery side of the high-pressure refrigerant fluid, also called the outlet of the compression device.
  • the internal moving parts of the compressor change the refrigerant from a low pressure on the inlet side to a high pressure. pressure on the outlet side. After expansion in one or more expansion members of the circuit, the refrigerant returns to the compressor inlet and begins a new cycle.
  • Each internal heat exchanger 21, 22 has a high pressure refrigerant fluid inlet, a high pressure coolant outlet, a low pressure coolant inlet, a low pressure coolant outlet. Within each internal heat exchanger 21, 22, the high pressure and high temperature refrigerant fluid transfers heat to the low pressure refrigerant fluid.
  • the third heat exchanger 9 is configured to exchange heat with an electric energy storage battery 25 of the vehicle.
  • a cooling of the battery supplying the electrical energy of an electric traction chain vehicle can thus be ensured. More generally, regulation of the temperature of the battery can thus be achieved.
  • the third heat exchanger 9 is a bifluid heat exchanger configured to exchange heat with a coolant.
  • the third heat exchanger 9 is arranged jointly on the refrigerant fluid circuit 1 and on a heat transfer fluid circuit, so as to allow heat exchange between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid.
  • the third heat exchanger 9 is arranged on the heat transfer fluid circuit 20.
  • the first heat exchanger 5 is configured to exchange heat with an interior air flow Fi at a vehicle cabin and the third heat exchanger 9 is a bifluid heat exchanger configured for exchanging heat with a coolant and configured to exchange heat with an electric energy storage battery of the vehicle.
  • the first expansion device 4 is a thermostatically controlled expansion valve and the third expansion device 8 is an electronically controlled expansion valve.
  • the first expansion device 4 is a mechanical actuator without control. electric.
  • the third expansion device 8 is an actuator comprising an electric motor and at least one shutter position sensor.
  • the third expansion device 8 is controlled by the electronic control unit of the system, which controls the movement of the movable shutter managing the passage section of the expansion device.
  • the main loop A comprises a first shut-off valve 31 arranged between the first connection point 11 and the first heat exchanger 5. This shut-off valve makes it possible to prevent the passage of refrigerant fluid in the main loop when the valve is closed. The passage of refrigerant is possible when the valve is open.
  • the first branch B branch comprises a second expansion device 6.
  • the first branch B branch is then devoid of shut-off valve .
  • the second expansion device 6 is placed on the first bypass branch B between the first connection point 11 and the second heat exchanger 7. According to the direction of travel of the refrigerant fluid in the first bypass branch B in normal operation of the system. , the second expansion device 6 is placed upstream of the second heat exchanger 7.
  • Each of the first, second, and third expansion devices may be an electronic expansion valve, a thermostatic expansion valve, or a calibrated orifice.
  • the passage section allowing the refrigerant to pass can be continuously adjusted between a closed position and a maximum open position.
  • the passage section allowing the refrigerant to pass through is constant.
  • the first bypass branch B comprises a second shut-off valve 32.
  • the first bypass branch B is then devoid of an expansion device.
  • the second shut-off valve 32 is arranged on the first bypass branch B between the first connection point 11 and the second heat exchanger 7. In other words, according to the direction of flow of the refrigerant fluid in the first bypass branch B in normal operation of the system, the second shut-off valve 32 is arranged upstream of the second heat exchanger 7.
  • the thermal conditioning system comprises a third branch branch D connecting a fifth connection point 15 arranged on the main loop A and between the first expansion device 4 and the first heat exchanger 5 at a sixth connection point 16-1, 16-2 arranged on the main loop A between the fourth connection point 14 and an inlet of the compression device 2, the third bypass branch D comprising a fourth heat exchanger 23.
  • the fourth heat exchanger 23 is arranged in parallel with the second heat exchanger 7.
  • the third bypass branch D comprises a shut-off valve, called the fourth shut-off valve 34 arranged in upstream of the fourth heat exchanger 23.
  • the sixth connection point 16-2 is upstream of the second internal heat exchanger 22.
  • the sixth connection point 16-1 is downstream of the second internal heat exchanger 22 and upstream of the first internal heat exchanger 21.
  • the two configurations are illustrated in the same FIG. 3, the configuration where the sixth connection point 16-2 is upstream of the second internal heat exchanger 22 being shown in dotted lines, and the configuration where the sixth connection point 16-1 is downstream of the second internal heat exchanger 22 being shown in line continued.
  • the sixth connection point 16-1 is between the second internal heat exchanger 22 and the second connection point 12. In other words, the sixth connection point 16-1 is located between the outlet of the low pressure branch of the second internal heat exchanger 22 and the second connection point 12.
  • the first bypass branch B comprises a fourth heat exchanger 23 between the first connection point 11 and the second exchanger heat 7.
  • the fourth heat exchanger 23 is arranged in series with the second heat exchanger 7 on the first bypass branch B.
  • the fourth heat exchanger 23 is arranged upstream of the second heat exchanger 7 according to the direction of flow of the refrigerant in normal operation of the system.
  • the fourth heat exchanger 23 is disposed between the first connection point 11 and the second shut-off valve 32.
  • the thermal conditioning system 100 comprises a fourth branch branch E connecting a seventh connection point 17 disposed on the main loop A and included between the fourth heat exchanger. heat 23 and the second shut-off valve 32 at an eighth connection point 18 arranged on the main loop A between the fourth connection point 14 and an inlet of the compression device 2.
  • the fourth branch E branch comprises a third shut-off valve 33 disposed between the seventh connection point 17 and the eighth connection point 18.
  • the eighth connection point 18 is between the fourth connection point 14 and the second connection point 12.
  • the eighth connection point 18 is between the second internal heat exchanger 22 and the second connection point 12.
  • the eighth connection point 18 is thus located between the outlet of the low-pressure branch of the second internal heat exchanger 22 and the second connection point 12.
  • the second connection point 12, the sixth connection point 16-1 and the eighth connection point 18 are distinct. They could quite be confused two by two, or all three confused.
  • connection point 11-18 allows the refrigerant fluid to pass through one or the other of the circuit portions which meet at this connection point.
  • the distribution of the refrigerant between the two circuit portions meeting at a connection point is effected by adjusting the opening or the closing of the shut-off valves or expansion devices included on each of the two branches.
  • each connection point is a means of redirecting the fluid arriving at this connection point.
  • the first connection point 11 is arranged on the first bypass branch B upstream of the connection point 12, according to the direction of travel of the refrigerant fluid in normal operation of the system.
  • the third connection point 13 is arranged on the second branch branch C upstream of the fourth connection point 14.
  • the fifth connection point 15 is disposed on the third branch branch D upstream from the sixth connection point 16-1, 16-2.
  • the seventh connection point 17 is arranged on the fourth branch branch E upstream of the sixth connection point 18.
  • the refrigerant coming from the first expansion device 4 on the main loop A can be redirected to the first bypass branch B or to the first heat exchanger 5 on the main loop A.
  • the refrigerant coming from the compression device 2 on the main loop A can be redirected to the second bypass branch C or to the first expansion device 4 on the main loop A.
  • the refrigerant coming from the second heat exchanger 7 on the first bypass branch B and the refrigerant from the main loop A can collect and be redirected to the inlet of the compression device 2.
  • the m The same principle applies to the other connection points.
  • shut-off valves 31, 32, 33 thus make it possible to selectively direct the refrigerant fluid in the different branches of the refrigerant circuit, in order to ensure different operating modes, as will be described later.
  • the fourth heat exchanger 23 is configured to exchange heat with a member 24 of an electric power train of the vehicle.
  • the element 24 of an electric traction chain of the vehicle is an electric traction motor.
  • the element 24 of an electric traction chain of the vehicle is an electronic module for controlling an electric traction motor.
  • the fourth heat exchanger 23 is a bifluid exchanger configured to exchange heat with a coolant.
  • the heat exchange between the coolant and the element 24 of the electric traction chain is thus ensured through the coolant.
  • the heat transfer fluid circulates around the element or elements of the traction chain which dissipate heat, for example the stator of the electric motor, or the power components of the control electronics of the electric motor.
  • the fourth heat exchanger 23 is arranged jointly on the refrigerant circuit 1 and on a coolant circuit, so as to allow heat exchange between the coolant and the coolant.
  • the fourth heat exchanger 23 is arranged on the heat transfer fluid circuit 20.
  • the bifluid exchanger 3, the third heat exchanger 9 and the fourth heat exchanger 23 are all three arranged on the same heat transfer fluid circuit 20.
  • the coolant circuit 20 includes a fifth heat exchanger 30 configured to exchange heat with an internal air flow Fi to a vehicle cabin.
  • the fifth heat exchanger can thus heat the interior of the vehicle, by dissipating heat in the air flow intended to supply the interior of the passenger compartment.
  • the fifth heat exchanger 30, also called a heating radiator, is placed in the heating, ventilation and air conditioning installation downstream of the first heat exchanger 5.
  • the heat transfer fluid circuit 20 comprises a sixth heat exchanger 35 configured to exchange heat with an external air flow Fe at the vehicle interior.
  • the sixth heat exchanger is used to cool the heat transfer fluid in certain operating modes of the thermal conditioning system.
  • the same heat transfer fluid circuit 20 makes it possible to thermally couple the fifth heat exchanger 30 contributing to heating the air flow Fi inside the passenger compartment, the sixth heat exchanger 35, the third heat exchanger 9 ensuring the cooling of the battery, the fourth heat exchanger 23 ensuring the recovery of thermal energy dissipated by the electric traction chain.
  • the heat transfer fluid circuit 20 comprising in particular the fifth heat exchanger 30 and the sixth heat exchanger 35 have been shown only in FIG. 1.
  • the heat transfer fluid circuit is identical in the different embodiments.
  • the heat transfer fluid circuit 20 also comprises several pumps making it possible to circulate the heat transfer fluid in the different branches of the heat transfer circuit.
  • the heat transfer fluid circuit also includes several shut-off valves allowing the heat transfer fluid to be selectively sent to the different branches. Pumps and valves have not been shown in the figures, in order to simplify the figures.
  • the refrigerant fluid circuit 1 comprises a refrigerant fluid accumulation device 29 arranged on the main loop A at the outlet of the bifluid exchanger 3. This accumulation device allows the quantity of fluid circulating in the circuit to refrigerant fluid adjusts to the conditions of use.
  • FIGS. 6 and 8 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 according to a first operating mode, called the “heating” mode of the air in the passenger compartment.
  • Figure 6 illustrates the operation of the first mode of embodiment, the one shown schematically in Figure 1.
  • FIG. 8 illustrates the operation of the second embodiment, shown schematically in FIG. 2.
  • the term “heating mode” and the term “heat pump mode” are equivalent.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes at low pressure, in the first bypass branch B, in the second expansion device 6, in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, in the first internal heat exchanger 21, then the refrigerant fluid at low pressure returns to the compression device 2.
  • the high pressure refrigerant fluid coming from the outlet of the compression device 2 successively passes through the bifluid heat exchanger 3, the storage device 29, the high pressure branch of the first internal heat exchanger 21, the high branch pressure of the second internal heat exchanger 22.
  • the refrigerant does not circulate in the second bypass branch C, because the third expansion device 8 is in a closed position which prevents the passage of the refrigerant. Except for the leakage rate, all the refrigerant fluid continues to circulate in the portion of the main loop located downstream of the third connection point 13.
  • the refrigerant fluid is expanded by passing through the expansion device 4.
  • the refrigerant fluid passes through the first bypass branch B and does not travel through the portion of the main loop located downstream of the first connection point 11 because the first stop valve 31 is in the closed position.
  • the refrigerant fluid passes through the second expansion device, then the second heat exchanger 7.
  • the refrigerant fluid joins the main loop at the second connection point 12, passes through the low pressure branch of the first internal heat exchanger 21 and joins the inlet of the compression device 2 where the refrigerant is again compressed and begins a new cycle.
  • the second heat exchanger 22 is inactive and does not allow heat exchange, since the low side pressure of this internal exchanger does not receive a flow of refrigerant fluid.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes at low pressure, in the first bypass branch B, in the second shut-off valve 32, in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, in the first internal heat exchanger 21, then the fluid low pressure refrigerant returns to the compressor 2.
  • the path of the refrigerant fluid is the same as for the first embodiment, except that the refrigerant fluid circulating in the first bypass branch B passes through the second shut-off valve 32 before joining the second heat exchanger 7.
  • the flow of refrigerant fluid circulating in the refrigerant fluid loop is controlled by the passage section of the second expansion device 6 as well as by the speed of rotation of the compression device. 2.
  • the refrigerant fluid is expanded to a pressure making it possible to have an evaporation temperature lower than the ambient temperature.
  • the heat of vaporization of the refrigerant fluid is thus supplied by the flow of outside air Fe.
  • the heat supplied to the air in the passenger compartment Fi being taken from the flow of outside air Fe, this mode is also called pump mode. heat.
  • the heating of the air in the passenger compartment is carried out without the refrigerant passing through the first heat exchanger 5.
  • the heat transfer fluid circulates in the bifluid heat exchanger 3 then part of the heat transfer fluid circulates in the fifth heat exchanger 30 where it transfers heat to the internal air flow Fi. Heating of the interior air flow Fi is provided by heat exchange between the fifth heat exchanger 30 and the air flow Fi intended for the passenger compartment.
  • the coolant transfers heat to the coolant, which in turn transfers heat to the air in the passenger compartment. This operation is identical for all the illustrated embodiments.
  • FIGS. 7 and 9 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 according to a second operating mode, called “parallel dehumidification” mode.
  • FIG. 7 illustrates the operation of the first embodiment, that shown diagrammatically in FIG. 1.
  • Figure 9 illustrates the operation of the second embodiment, shown schematically in Figure 2.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure , and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the first bypass branch B and a second flow circulating in the main loop A, the first flow circulating successively in the second expansion device 6 and in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, the second flow circulates successively in the first heat exchanger 5 where it absorbs heat hauler of the internal air flow Fi, in the second internal heat exchanger 22, the first flow of low-pressure refrigerant fluid and the second flow of low-pressure refrigerant fluid meet at the second point of connection 12, the low-pressure refrigerant then circulates in the first internal heat
  • the low-pressure refrigerant fluid passes in parallel in the first heat exchanger and in the second heat exchanger.
  • the air intended for the passenger compartment is thus cooled by passing through the first heat exchanger, then heated by passing through the fifth heat exchanger which receives the heat taken from the flow of outside air.
  • the air is thus dehumidified.
  • the path of the refrigerant fluid between the outlet of the compression device 2 and the first expansion device 4 is identical to that of the operation according to the first operating mode, called heating mode.
  • the refrigerant fluid is expanded in the first expansion device 4 where it passes at low pressure.
  • the flow of refrigerant fluid is divided into two. Part of the refrigerant fluid circulates in the first bypass branch B and the part complementary to the total flow circulates in the portion of the main loop A located downstream from point 11.
  • the first stop valve 31 is in an open position allowing the passage of the refrigerant fluid.
  • the low pressure refrigerant fluid coming from the first heat exchanger 5 then takes the main loop A, passes through the low pressure branch of the first internal heat exchanger 21 and reaches the second connection point 12.
  • the flow of refrigerant fluid from the second heat exchanger 7 and the flow of refrigerant fluid from the first heat exchanger 5 come together and the total flow passes through the first internal exchanger 21 and joins the inlet of the compressor 2.
  • the first internal exchanger 21 and the second internal exchanger 22 are both active, that is to say that each of the exchangers allows a heat exchange between the refrigerant at low pressure and high pressure refrigerant flowing through each of its branches.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure , and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, in the second internal heat exchanger 22, in the first expansion device 4 where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the first bypass branch B and a second flow circulating in the main loop A, the first flow circulating successively in the second shut-off valve 32 and in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the external air flow Fe, the second flow circulates successively in the first heat exchanger 5 where it absorbs heat of the internal air flow Fi, in the second internal heat exchanger 22, the first flow of low-pressure refrigerant fluid and the second flow of low-pressure refrigerant fluid meet at the second connection point 12, the low-pressure refrigerant fluid pressure then flows through the first internal heat
  • the path of the refrigerant fluid is the same as for the first embodiment, except that the refrigerant fluid circulating in the first bypass branch B passes through the second shut-off valve 32 before joining the second heat exchanger 7.
  • the path of the refrigerant fluid on the main loop A is itself identical.
  • FIGS. 10 and 15 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 according to a third operating mode, called “energy recovery” mode.
  • FIG. 10 illustrates the operation of the third embodiment, the architecture of which is shown diagrammatically in FIG. 3.
  • FIG. 15 illustrates the operation of the fifth embodiment, the architecture of which is shown diagrammatically in FIG. 5.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes to high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, the second internal heat exchanger 22, the first expansion device 4 where it passes at low pressure, in the third branch branch D, the fourth heat exchanger 23 where the low-pressure refrigerant fluid absorbs heat, joins the main loop A at the sixth connection point 16-1, 16-2, the fluid Low pressure refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger 21 and returns to the compression device 2.
  • the path of the refrigerant fluid between the outlet of the compression device 2 and the first expansion device 4 is identical to that of the operation according to the first operating mode, called heating mode.
  • the high pressure refrigerant fluid coming from the outlet of the compression device 2 successively passes through the bifluid heat exchanger 3, the accumulation device 29, the high pressure branch of the first internal heat exchanger 21, the high pressure branch of the second internal heat exchanger 22.
  • the refrigerant does not circulate in the second bypass branch C and all the flow of refrigerant continues to circulate in the portion of the main loop A located downstream of the third connection point 13.
  • the refrigerant is expanded by passing through the expansion device 4 and passes at low pressure.
  • the refrigerant flows through the third auxiliary branch D.
  • the first stop valve 31 and the second stop valve 32 are in the closed position. Consequently, the refrigerant does not circulate in the first bypass branch B nor in the portion of the main loop between the first stop valve 31 and the sixth connection point 16-1.
  • the fourth stop valve 34 is in open position.
  • the refrigerant fluid passes through the fourth heat exchanger 23 where the low pressure refrigerant fluid absorbs heat taken from the element 24 of the traction chain of the vehicle.
  • the refrigerant fluid joins the main loop A, then passes through the low pressure branch of the first internal heat exchanger 21 and joins the inlet of the compressor 2.
  • the first internal exchanger 21 is active, the second internal exchanger 22 is inactive.
  • the thermal energy recovered on the element 24 of the traction chain can be returned to the heat transfer fluid at the level of the bifluid heat exchanger 3 and thus participate in the heating of the passenger compartment via the heat transfer fluid circuit and the fifth heat exchanger 30.
  • the energy consumption for heating the passenger compartment is thus minimized, since the heat lost for the operation of the traction chain is recovered.
  • the second heat exchanger internal 22 and the first internal heat exchanger 22 are both active and allow heat exchange between the low pressure refrigerant fluid and the high pressure refrigerant.
  • the refrigerant fluid circulates in the compression device 2 where it passes to high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, the second internal heat exchanger 22, the first expansion device 4 where it passes at low pressure, in the first bypass branch B, the fourth heat exchanger 23 where the low pressure refrigerant absorbs heat, joins the fourth bypass branch E at the seventh connection point 17, the low pressure refrigerant fluid then circulates in the first internal heat exchanger 21 and returns to the compression device 2.
  • Figures 11, 12 and 14 illustrate the operation of the thermal conditioning system 100 according to a fourth mode of operation, called the "energy recovery and heat pump" mode.
  • Figure 11 illustrates the operation of the third embodiment, that shown schematically in Figure 3.
  • Figure 12 illustrates the operation of the fourth embodiment, shown schematically in Figure 4.
  • Figure 14 illustrates the operation of the fifth embodiment, schematically in figure 5.
  • the refrigerant circulates in the device. compression 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, the second internal heat exchanger 22, the first device expansion valve 4 where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the third bypass branch D and a second flow circulating in the first bypass branch B,
  • the second flow circulates successively in the first shut-off valve 32 and in the second heat exchanger 7 where it absorbs heat from the outside air flow Fe, the first flow of refrigerant at low pressure and the second flow of low pressure refrigerant meet at the second connection point 12, the low pressure refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger 21 and returns to the compression device 2.
  • the refrigerant at low pressure recovers the heat dissipated by the electric traction chain in the fourth heat exchanger, and also recovers heat from the outside air flow Fe.
  • the path of the refrigerant fluid between the outlet of the compression device 2 and the first expansion device 4 is identical to that of the operation according to the third operating mode, called “energy recovery” mode.
  • the refrigerant fluid is expanded by passing through the first expansion device 4 and passes at low pressure.
  • the total flow of refrigerant fluid is divided between a part which circulates in the third bypass branch D and a part which circulates in the first bypass branch B.
  • the first stop valve 31 is in the closed position and there is no no circulation of refrigerant fluid in the first heat exchanger 5 and the portion of the main loop A between the first connection point 11 and the sixth connection point 16-1, 16-2.
  • the second shut-off valve 32 is in the open position and the refrigerant can circulate in the first bypass branch B from the first connection point 11.
  • This flow of refrigerant fluid at low pressure passes through the second heat exchanger 7, where it absorbs heat from the external air flow Fe.
  • This flow of refrigerant fluid joins at the second connection point 12 the flow of refrigerant fluid coming from the sixth connection point 16-1, 16-2.
  • the total flow of refrigerant fluid passes through the low pressure branch of the first internal heat exchanger 21 and reaches the inlet of compressor 2.
  • the refrigerant circulates in the device. compression 2 where it passes to high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first heat exchanger internal 21, the second internal heat exchanger 22, the first expansion device 4 where it passes at low pressure, in the first bypass branch B, the fourth heat exchanger 23 where the refrigerant at low pressure absorbs heat, the second heat exchanger 7 where the low-pressure refrigerant fluid absorbs heat from the external air flow Fe, joins the main loop A at the second connection point 12, the low-pressure refrigerant then circulates in the first heat exchanger internal heat 21 and returns to the compression device 2.
  • the path of the refrigerant fluid between the outlet of the compression device 2 and the first expansion device 4 is identical to that of the operation according to the fourth mode of operation of the third embodiment.
  • the third expansion device 8 and the first shut-off valve 31 are in the closed position, and at the leakage rate nearly all the refrigerant fluid flow circulates in the first bypass branch B.
  • the low pressure branch of the second internal heat exchanger 22 is not traversed by the refrigerant fluid.
  • the refrigerant circulates in the device. compression 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, the second internal heat exchanger 22, the first device trigger 4 where it passes at low pressure, in the first branch branch B, the fourth heat exchanger 23 where the low-pressure refrigerant fluid absorbs heat, is divided between a first flow circulating in the first bypass branch B and a second flow circulating in the fourth bypass branch E, the first flow circulates in the second heat exchanger 7 where the low-pressure refrigerant fluid absorbs heat from the outside air flow Fe, the second flow circulates in the fourth bypass branch E, the first flow and the second flow meet at the second connection point 12, the low-pressure refrigerant then circulates in the first internal heat exchanger 21 and returns to the compression device 2.
  • the circulation of refrigerant fluid between the outlet of the compression device 2 and the fourth heat exchanger 23 is identical to that of the fourth. embodiment.
  • the low pressure refrigerant flow from the fourth heat exchanger 23 is divided at the seventh connection point 17 into a flow which circulates in the first bypass branch B and a complementary flow which circulates in the fourth bypass branch D.
  • third stop valve 33 is in the open position.
  • the flow circulating in the fourth bypass branch D joins the main loop A at the eighth connection point 18, then circulates to the second connection point 12, where it joins the flow of refrigerant circulating in the first bypass branch B and coming from the second heat exchanger 7.
  • the total flow of refrigerant fluid passes through the low pressure branch of the first internal heat exchanger 21 and reaches the inlet of the compressor 2.
  • the second heat exchanger 22 is not active.
  • heat is taken from both the external air flow Fe and from the element 24 of the traction chain, the low pressure refrigerant circulating in series. , and successively, in the second heat exchanger 7 and in the fourth heat exchanger 23.
  • the amount of refrigerant passing through the fourth heat exchanger 23 is greater than the amount of refrigerant passing through the second heat exchanger 7, since a part of the refrigerant flow borrows the fourth branch E branch and does not cross the second heat exchanger 7.
  • FIG. 13 illustrates the operation of the thermal conditioning system 100 according to a fifth mode of operation, called the "energy recovery and parallel dehumidification" mode.
  • the fourth embodiment is illustrated, the one whose architecture is shown schematically in Figure 4.
  • the refrigerant circulates in the compression device 2 where it passes at high pressure, and circulates successively in the bifluid heat exchanger 3 where it transfers heat to the coolant, in the first internal heat exchanger 21, the second internal heat exchanger 22, the first device for expansion 4 where it passes at low pressure, is divided between a first flow circulating in the first bypass branch B and a second flow circulating in the main loop A, the first flow circulating successively in the fourth heat exchanger 23 where the refrigerant fluid at low pressure absorbs heat, the second heat exchanger 7 where the refrigerant at low pressure absorbs heat from the flow of a ir outside Fe, the second flow circulates successively in the first heat exchanger 5 where it absorbs heat from the internal air flow Fi, in the second internal heat exchanger 22, the first flow and the second flow of refrigerant fluid to low pressure meet at the second connection point 12, the ref
  • the circulation of refrigerant fluid differs from that of the fourth mode of operation in that a part of the refrigerant also circulates in the first heat exchanger 5 in order to cool the internal air flow Fi.
  • the flow of refrigerant fluid is divided into a flow which circulates in the first bypass branch B and an additional flow which circulates in the main loop A.
  • the first stop valve 31 is in the open position.
  • the flow of low pressure refrigerant fluid circulating in the main loop A passes through the low pressure branch of the second heat exchanger 22.
  • the flow circulating in the first bypass branch B and the flow circulating in the main loop A meet at the second point connection 12.
  • the total flow of refrigerant fluid passes through the low pressure branch of the first internal heat exchanger 21 and reaches the inlet of the compressor 2.
  • the two internal heat exchangers 21 and 22 are both active.
  • the low-pressure refrigerant fluid passes in parallel through the first heat exchanger and into the fourth heat exchanger.
  • the air for the passenger compartment is cooled by the first heat exchanger and reheated by the fifth heat exchanger, which corresponds to dehumidification.
  • thermal energy is recovered from the drivetrain and also from the outside air flow.
  • the internal air flow Fi is therefore cooled by passing through the first heat exchanger 5, and reheated by passing through the fifth heat exchanger 30 which dissipates the heat from the fluid. coolant.
  • the internal air flow Fi is thus dehumidified.
  • the fourth heat exchanger 23 recovers heat dissipated by the electric traction chain.
  • the thermal management circuit according to the invention can also include one or more of the characteristics below, considered individually or combined with one another:
  • the third heat exchanger 9 can be configured to exchange heat with an interior air flow Fi to a vehicle cabin and the first heat exchanger 5 is a bifluid heat exchanger configured to exchange heat with it. a heat transfer fluid and configured to exchange heat with an electric energy storage battery of the vehicle.
  • the roles of the first heat exchanger 5 and of the third heat exchanger 9 are in this case reversed with respect to the examples shown in the figures.
  • the sixth connection point 16-1 can be included between the second connection point 12 and the first internal heat exchanger 21.
  • the sixth connection point 16-1 can be arranged between the second connection point 12 and the low pressure inlet of the first internal heat exchanger 21.
  • the sixth connection point 16-1 can also be included between the first internal heat exchanger 21 and an inlet of the compression device 2.
  • the sixth connection point 16-1 is arranged between the low pressure outlet of the first internal heat exchanger 21 and the inlet of the compression device.
  • the heat transfer fluid circuit may include an electric heating device. This heating device makes it possible to supplement, or replace, the heating provided by the bifluid exchanger 3.

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Abstract

L'invention concerne un système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant : - Un circuit (1) de fluide réfrigérant comprenant : - une boucle principale (A) comportant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : - un dispositif de compression (2), - un échangeur de chaleur bifluide (3), - un premier dispositif de détente (4), - un premier échangeur de chaleur (5), - une première branche de dérivation (B) comportant un deuxième échangeur de chaleur (7) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d'air extérieur (Fe) à l'habitacle du véhicule, - une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre une sortie du dispositif de compression (2) et le premier dispositif de détente (4) à un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre le premier échangeur de chaleur (5) et le deuxième point de raccordement (12), la deuxième branche de dérivation (C) comportant un troisième dispositif de détente (8) et un troisième échangeur de chaleur (9), - Un circuit de fluide caloporteur (20), l'échangeur de chaleur bifluide (3) étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (1) et sur le circuit de fluide caloporteur (20) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, la boucle principale (A) comportant un premier échangeur de chaleur interne (21) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant en aval de l'échangeur de chaleur bifluide (3) et le fluide réfrigérant en aval du deuxième point de raccordement (12).

Description

SYSTEME DE CONDITIONNEMENT THERMIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique pour véhicule automobile. De tels systèmes permettent par exemple une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel 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 agencés le long d’un circuit fermé.
[2] Certains systèmes de conditionnement thermiques font 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. La demande FR3064946 en est un exemple. De multiples branches de dérivation permettent de réaliser de nombreux modes de fonctionnement, comme par exemple le refroidissement de l’air de l’habitacle, le chauffage de l’air de l’habitacle, la déshumidification de l’air de l’habitacle, ou encore le refroidissement des batteries du véhicule.
[3] Cependant, il peut être souhaitable de disposer aussi d’autres modes de fonctionnement, comme un mode permettant de récupérer l’énergie thermique dissipée par le groupe motopropulseur électrique, encore appelé chaîne de traction électrique. Il est également avantageux de pouvoir disposer d’un mode de déshumidification de l’air de l’habitacle en faisant appel à un nombre réduit d’échangeurs de chaleur et à un nombre réduit de vannes d’arrêt.
[4] La présente invention vise ainsi à ajouter des modes de fonctionnement aux systèmes de l’art antérieur et à réduire le nombre de composants nécessaires.
[5] Ainsi, l’invention propose un système de conditionnement thermique pour véhicule automobile, comportant :
- Un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comprenant :
- Une boucle principale comportant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression , un échangeur de chaleur bifluide , un premier dispositif de détente , un premier échangeur de chaleur ,
- Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en amont du premier échangeur de chaleur à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur, la première branche de dérivation comportant un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule,
- Une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre une sortie du dispositif de compression et le premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre le premier échangeur de chaleur et le deuxième point de raccordement, la deuxième branche de dérivation comportant un troisième dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur,
- Un circuit de fluide caloporteur configuré pour faire circuler un fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur bifluide étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de fluide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, la boucle principale comportant un premier échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant en aval de l’échangeur de chaleur bifluide et le fluide réfrigérant à basse pression circulant en aval du deuxième point de raccordement.
[6] Selon l’invention, la première branche de dérivation permet au fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en amont du premier échangeur de chaleur de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur sans traverser le premier échangeur de chaleur. [7] Grâce à cette architecture de circuit de fluide réfrigérant, il est ainsi possible de faire circuler dans le deuxième échangeur de chaleur du fluide réfrigérant à basse pression, sans que le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur. Le système de conditionnement thermique possède ainsi un nouveau mode de chauffage.
[8] Selon un mode de réalisation, la boucle principale comporte également un deuxième échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant en aval du premier échangeur interne et en amont du troisième point de raccordement, et le fluide réfrigérant à basse pression circulant entre le quatrième point de raccordement et le deuxième point de raccordement.
[9] Le deuxième échangeur de chaleur interne permet d’améliorer l’efficacité du système de conditionnement thermique, en particulier lors des phases de fonctionnement en refroidissement.
[10] Selon un mode de réalisation, le premier point de raccordement est compris entre le premier dispositif de détente et le premier échangeur de chaleur.
[11] Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule.
[12] Selon ce même mode de réalisation, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie de stockage d’énergie électrique du véhicule.
[13] Un refroidissement de la batterie fournissant l’énergie électrique d’un véhicule à chaîne de traction électrique peut ainsi être assuré. Plus généralement, une régulation de la température de la batterie peut ainsi être réalisée.
[14] Selon ce même mode de réalisation, le troisième échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur.
[15] Autrement dit, selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le premier échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule et le troisième échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur et configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie de stockage d’énergie électrique du véhicule.
[16] Selon un autre mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le troisième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule et le premier échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur et configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie de stockage d’énergie électrique du véhicule.
[17] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif de détente est un détendeur à contrôle thermostatique et le troisième dispositif de détente est un détendeur à contrôle électronique.
[18] Selon l’invention, la boucle principale comprend une première vanne d’arrêt disposée entre le premier point de raccordement et le premier échangeur de chaleur.
[19] Cette vanne d’arrêt permet d’interdire le passage du fluide réfrigérant dans la boucle principale lorsque la vanne est fermée. Le passage du fluide réfrigérant est possible lorsque la vanne est ouverte.
[20] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la première branche de dérivation comprend un deuxième dispositif de détente.
[21] Le deuxième dispositif de détente est disposé sur la première branche de dérivation entre le premier point de raccordement et le deuxième échangeur de chaleur.
[22] Selon un autre mode de réalisation, la première branche de dérivation comprend une deuxième vanne d’arrêt.
[23] Dans ce mode de réalisation, la deuxième vanne d’arrêt est disposée sur la première branche de dérivation entre le premier point de raccordement et le deuxième échangeur de chaleur.
[24] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, celui-ci comporte une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre le premier dispositif de détente et le premier échangeur de chaleur à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le quatrième point de raccordement et une entrée du dispositif de compression, la troisième branche de dérivation comportant un quatrième échangeur de chaleur.
[25] La troisième branche de dérivation comporte une vanne d’arrêt, dite quatrième vanne d’arrêt. La quatrième vanne d’arrêt est disposée sur la troisième branche de dérivation en amont du quatrième échangeur de chaleur.
[26] Selon une variante, le sixième point de raccordement est en amont du deuxième échangeur de chaleur interne.
[27] Selon une autre variante, le sixième point de raccordement est en aval du deuxième échangeur de chaleur interne et en amont du premier échangeur de chaleur interne.
[28] Dans un exemple de mise en œuvre de cette variante, le sixième point de raccordement est compris entre le deuxième échangeur de chaleur interne et le deuxième point de raccordement.
[29] Dans un autre exemple de mise en œuvre de cette variante, le sixième point de raccordement est compris entre le deuxième point de raccordement et le premier échangeur de chaleur interne.
[30] Selon encore une autre variante, le sixième point de raccordement est compris entre le premier échangeur de chaleur interne et une entrée du dispositif de compression.
[31] Selon un autre mode de réalisation, la première branche de dérivation comporte un quatrième échangeur de chaleur compris entre le premier point de raccordement et le deuxième échangeur de chaleur.
[32] De préférence, le quatrième échangeur de chaleur est disposé entre le premier point de raccordement et la deuxième vanne d’arrêt.
[33] Selon encore un autre mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé sur la boucle principale et compris entre le quatrième échangeur de chaleur et la deuxième vanne d’arrêt à un huitième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le quatrième point de raccordement et une entrée du dispositif de compression.
[34] La quatrième branche de dérivation comporte une troisième vanne d’arrêt disposée entre le septième point de raccordement et le huitième point de raccordement.
[35] De préférence, le huitième point de raccordement est compris entre le quatrième point de raccordement et le deuxième point de raccordement.
[36] Avantageusement, le huitième point de raccordement est compris entre le deuxième échangeur de chaleur interne et le deuxième point de raccordement.
[37] De préférence, le quatrième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
[38] En faisant circulant du fluide réfrigérant à basse pression dans le quatrième échangeur de chaleur, il est ainsi possible de récupérer l’énergie thermique dissipée par le fonctionnement de l’élément de la chaîne de traction électrique. Lorsque le système de conditionnement thermique fonctionne selon ce mode de récupération d’énergie de la chaîne de traction, le chauffage de l’air de l’habitacle peut être assuré en minimisant la consommation énergétique. L’autonomie de roulage du véhicule électrique est ainsi améliorée.
[39] Selon un exemple de mise en œuvre, l’élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule est un moteur électrique de traction.
[40] Selon un autre exemple de mise en œuvre, l’élément d’une chaîne de traction électrique du véhicule est un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction.
[41] De préférence, le quatrième échangeur de chaleur est un échangeur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur.
[42] L’échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’élément de la chaîne de traction électrique est ainsi assurée par l’intermédiaire du fluide caloporteur.
[43] Selon un aspect de l’invention, le circuit de fluide caloporteur comporte un cinquième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule. [44] Le cinquième échangeur de chaleur peut ainsi chauffer l’habitacle du véhicule, en dissipant de la chaleur dans le flux d’air destiné à alimenter l’intérieur de l’habitacle.
[45] Selon un aspect de l’invention, le circuit de fluide caloporteur comporte un sixième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.
[46] Le sixième échangeur de chaleur permet de refroidir le fluide caloporteur dans certains modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique.
[47] Selon un aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé sur la boucle principale en sortie de l’échangeur bifluide.
[48] Ce dispositif d’accumulation permet que la quantité de fluide circulant dans le circuit de fluide réfrigérant s’ajuste aux conditions d’utilisation.
[49] L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode de chauffage dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation, dans le deuxième dispositif de détente, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, dans le premier échangeur de chaleur interne, puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression.
[50] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode chauffage pour un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation.
[51] L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon un autre mode de réalisation, dans un mode de chauffage dans lequel :
- le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation, dans la deuxième vanne d’arrêt, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, dans le premier échangeur de chaleur interne, puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression.
[52] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode chauffage pour un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation.
[53] Selon un aspect du procédé de fonctionnement, le fluide caloporteur circule dans l’échangeur bifluide puis une partie du fluide caloporteur circule dans le cinquième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur.
[54] Dans les modes de fonctionnement dans lesquels un chauffage de l’air de l’habitacle est réalisé, le chauffage est assuré au moins en partie par échange de chaleur entre le cinquième échangeur de chaleur et l’air destiné à l’habitacle. Le fluide réfrigérant cède de la chaleur au fluide caloporteur, qui à son tour cède de la chaleur à l’air de l’habitacle.
[55] L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circule successivement dans le deuxième dispositif de détente et dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne et retourne au dispositif de compression.
[56] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode déshumidification parallèle pour un système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, dans lequel le premier échangeur thermique réalise en échange avec le flux d’air intérieur à l’habitacle. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression passe en parallèle dans le premier échangeur de chaleur et dans le deuxième échangeur de chaleur. L’air destiné à l’habitacle est ainsi refroidi en traversant le premier échangeur de chaleur, puis chauffé en traversant le cinquième échangeur de chaleur qui a reçu la chaleur prélevée sur le flux d’air extérieur. L’air est ainsi déshumidifié.
[57] L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon un autre mode de réalisation, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, dans le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circule successivement dans la deuxième vanne d’arrêt et dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne et retourne au dispositif de compression.
[58] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode déshumidification parallèle pour un système de conditionnement thermique selon le deuxième mode de réalisation.
[59] L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de récupération d’énergie, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans la troisième branche de dérivation, le quatrième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, rejoint la boucle principale au sixième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne et retourne au dispositif de compression.
[60] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode récupération d’énergie pour un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation.
[61] L’invention se rapporte encore à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de récupération d’énergie et pompe à chaleur, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la première branche de dérivation, - le premier débit circule dans le quatrième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur puis rejoint la boucle principale au sixième point de raccordement,
- le deuxième débit circule successivement dans la première vanne d’arrêt et dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne et retourne au dispositif de compression.
[62] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode récupération d’énergie et pompe à chaleur pour un système de conditionnement thermique selon le troisième mode de réalisation. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression récupère la chaleur dissipée par la chaîne de traction électrique dans le quatrième échangeur thermique. La consommation énergétique pour chauffer l’habitacle est ainsi minimisée, puisque la chaleur perdue pour le fonctionnement de la chaîne de traction est récupérée.
[63] L’invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de récupération d’énergie et pompe à chaleur, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation, le quatrième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, rejoint la boucle principale au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne et retourne au dispositif de compression. [64] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode récupération d’énergie et pompe à chaleur pour un système de conditionnement thermique selon un quatrième mode de réalisation.
[65] L’invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de récupération d’énergie et déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circule successivement dans le quatrième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur, dans le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier débit et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne et retourne au dispositif de compression.
[66] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression passe en parallèle dans le premier échangeur de chaleur et dans le quatrième échangeur de chaleur. L’air destiné à l’habitacle est refroidi par le premier échangeur de chaleur et réchauffé par le cinquième échangeur de chaleur, ce qui correspond à une déshumidification. En même temps, de l’énergie thermique est récupérée sur la chaîne de traction et aussi sur le flux d’air extérieur. Ce mode permet d’éviter d’embuer l’habitacle en optimisant la dépense énergétique du système et sans risquer de givrer le deuxième échangeur thermique. [67] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode récupération d’énergie et déshumidification parallèle pour un système de conditionnement thermique selon le quatrième mode de réalisation.
[68] L’invention se rapporte enfin à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de récupération d’énergie et pompe à chaleur, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne, le deuxième échangeur de chaleur interne, le premier dispositif de détente où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation, le quatrième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la quatrième branche de dérivation, le premier débit circule dans le deuxième échangeur de chaleur où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur, le deuxième débit circule dans la quatrième branche de dérivation, le premier débit et le deuxième débit se rejoignent au deuxième point de raccordement, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne et retourne au dispositif de compression.
[69] Ce mode de circulation du fluide réfrigérant correspond au fonctionnement en mode récupération d’énergie et pompe à chaleur pour un système de conditionnement thermique selon un cinquième mode de réalisation. Le fluide caloporteur peut être chauffé en récupérant de la chaleur sur la chaîne de traction et simultanément sur le flux d’air extérieur.
[70] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation donnée à titre d’exemples non limitatifs, accompagnée des figures ci-dessous :
[71] - La figure 1 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation de l’invention, [72] - La figure 2 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
[73] - La figure 3 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation de l’invention,
[74] - La figure 4 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un quatrième mode de réalisation de l’invention,
[75] - La figure 5 représente une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un cinquième mode de réalisation de l’invention,
[76] - La figure 6 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement, dit de chauffage, [77] - La figure 7 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement dit de déshumidification parallèle,
[78] - La figure 8 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 2 selon le premier mode de fonctionnement dit de chauffage,
[79] - La figure 9 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 2 selon le deuxième mode de fonctionnement dit de déshumidification parallèle,
[80] - La figure 10 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 3 selon un troisième mode de fonctionnement dit de récupération d’énergie,
[81] - La figure 11 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 3 selon un quatrième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie et pompe à chaleur, [82] - La figure 12 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 4 selon le quatrième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie et pompe à chaleur,
[83] - La figure 13 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 4 selon un cinquième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie et déshumidification parallèle,
[84] - La figure 14 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 5 selon le quatrième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie et pompe à chaleur.
[85] - La figure 15 représente une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 5 selon le troisième mode de fonctionnement, dit de récupération d’énergie.
[86] Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations.
Dans la description qui suit, le terme « un premier élément en amont d’un deuxième élément « signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation d'un fluide. De manière analogue, le terme « un premier élément en aval d’un deuxième élément » signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation du fluide considéré.
[87] On a représenté notamment sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 pour véhicule automobile, comportant un circuit 1 de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant.
[88] Autrement dit, en fonctionnement normal du système de conditionnement thermique 100, un fluide réfrigérant circule au moins dans une partie du circuit 1 de fluide réfrigérant. Le système de conditionnement thermique 100 permet de réguler la température ainsi que le taux d’humidité de l’air présent dans l’habitacle du véhicule, afin d’assurer le confort des passagers. Il permet également de refroidir un ou plusieurs organes d’une chaîne de traction électrique du véhicule, comme par exemple une batterie comportant un ensemble de cellules de stockage d’énergie électrique. Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 1 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants pourraient être employés, comme par exemple le R134a.
[89] Le circuit de fluide réfrigérant 100 comprend une boucle principale A comportant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression 2, un échangeur de chaleur bifluide 3, un premier dispositif de détente 4, un premier échangeur de chaleur 5.
Le circuit de fluide réfrigérant 100 comprend une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 11 disposé sur la boucle principale A en amont du premier échangeur de chaleur 5 à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 5, la première branche de dérivation B comportant un deuxième échangeur de chaleur 7 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule.
Le circuit de fluide réfrigérant 100 comprend une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A et compris entre une sortie du dispositif de compression 2 et le premier dispositif de détente 4 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la boucle principale A et compris entre le premier échangeur de chaleur 5 et le deuxième point de raccordement 12, la deuxième branche de dérivation C comportant un troisième dispositif de détente 8 et un troisième échangeur de chaleur 9.
Le système de conditionnement thermique 100 comporte un circuit de fluide caloporteur 20 configuré pour faire circuler un fluide caloporteur.
L’échangeur de chaleur bifluide 3 est agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 1 et sur le circuit de fluide caloporteur 20 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur.
La boucle principale A comporte un premier échangeur de chaleur interne 21 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 3 et le fluide réfrigérant à basse pression circulant en aval du deuxième point de raccordement 12.
[90] Autrement dit, la première branche de dérivation B permet au fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en amont du premier échangeur de chaleur 5 de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 7 sans traverser le premier échangeur de chaleur 5.
[91] Grâce à cette architecture de circuit de fluide réfrigérant, il est ainsi possible de faire circuler dans le deuxième échangeur de chaleur du fluide réfrigérant à basse pression, sans que le fluide réfrigérant traverse le premier échangeur de chaleur. Le système de conditionnement thermique possède ainsi un nouveau mode de chauffage par rapport aux systèmes de l’art antérieur.
[92] Selon un mode de réalisation, la boucle principale A comporte également un deuxième échangeur de chaleur interne 22 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant en aval du premier échangeur interne 21 et en amont du troisième point de raccordement 13, et le fluide réfrigérant à basse pression circulant entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième point de raccordement 12.
[93] Le deuxième échangeur de chaleur interne permet d’améliorer l’efficacité du système de conditionnement thermique, en particulier lors des phases de fonctionnement du système en mode refroidissement.
[94] Sur l’exemple illustré, le premier point de raccordement 11 est compris entre le premier dispositif de détente 4 et le premier échangeur de chaleur 5.
[95] Selon un mode de réalisation, et tel que représenté sur les exemples des figures, le premier échangeur de chaleur 5 est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule.
[96] On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et climatisation, souvent désignée par le terme Anglais « HVAC » signifiant « Heating, Ventilating and Air Conditioning ». Cette installation n’a pas été représentée sur les figures. On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle. Autrement dit, ce flux d’air Fe reste à l’extérieur du véhicule. Le deuxième échangeur de chaleur 7 peut être disposé en face avant du véhicule, et reçoit le flux d’air généré par l’avancement du véhicule. Un groupe moto-ventilateur, non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. De même, un autre groupe moto-ventilateur, non représenté sur les figures, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et climatisation afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi.
[97] Le premier échangeur de chaleur 5 est aussi appelé évaporateur habitacle, et le deuxième échangeur de chaleur 7 est également appelé évapo-condenseur.
Le premier dispositif de détente 4 est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 5. Le deuxième dispositif de détente 6, lorsqu’il est présent, est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 7. Chacun des dispositifs de détente permet ainsi de contrôler la pression du fluide réfrigérant traversant l’échangeur de chaleur correspondant, et donc de gérer l’échange de chaleur associé.
[98] Une unité électronique de contrôle, non représentée sur les figures, reçoit les informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. L’unité électronique reçoit également les consignes demandées par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique met en œuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 1 .
[99] Le dispositif de compression peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le dispositif de compression comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie du dispositif de compression. Les pièces mobiles internes du compresseur font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée à une haute pression côté sortie. Après détente dans un ou plusieurs organes de détente du circuit, le fluide réfrigérant revient à l’entrée du compresseur et recommence un nouveau cycle.
[100] Chaque échangeur de chaleur interne 21 , 22 comporte une entrée de fluide réfrigérant à haute pression, une sortie de fluide réfrigérant à haute pression, une entrée de fluide réfrigérant à basse pression, une sortie de fluide réfrigérant à basse pression. Au sein de chaque échangeur de chaleur interne 21 , 22, le fluide réfrigérant à haute pression et haute température cède de la chaleur au fluide réfrigérant à basse pression.
[101] Selon ce même mode de réalisation, le troisième échangeur de chaleur 9 est configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie 25 de stockage d’énergie électrique du véhicule.
[102] Un refroidissement de la batterie fournissant l’énergie électrique d’un véhicule à chaîne de traction électrique peut ainsi être assuré. Plus généralement, une régulation de la température de la batterie peut ainsi être réalisée.
[103] Selon ce même mode de réalisation, le troisième échangeur de chaleur 9 est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur. Autrement dit, le troisième échangeur de chaleur 9 est agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 1 et sur un circuit de fluide caloporteur, de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. Avantageusement, le troisième échangeur de chaleur 9 est agencé sur le circuit de fluide caloporteur 20.
[104] Sur les exemples illustrés ici, le premier échangeur de chaleur 5 est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule et le troisième échangeur de chaleur 9 est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur et configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie 25 de stockage d’énergie électrique du véhicule.
[105] Selon un mode de réalisation, le premier dispositif de détente 4 est un détendeur à contrôle thermostatique et le troisième dispositif de détente 8 est un détendeur à contrôle électronique. Autrement dit, dans ce cas le premier dispositif de détente 4 est un actionneur mécanique dépourvu de commande électrique. Le troisième dispositif de détente 8 est lui un actionneur comportant un moteur électrique et au moins un capteur de position de l’obturateur. Le troisième dispositif de détente 8 est commandé par l’unité électronique de contrôle du système, qui commande le déplacement de l’obturateur mobile gérant la section de passage du dispositif de détente.
[106] La boucle principale A comprend une première vanne d’arrêt 31 disposée entre le premier point de raccordement 11 et le premier échangeur de chaleur 5. Cette vanne d’arrêt permet d’interdire le passage du fluide réfrigérant dans la boucle principale lorsque la vanne est fermée. Le passage du fluide réfrigérant est possible lorsque la vanne est ouverte.
[107] Selon un premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique, illustré notamment sur la figure 1 , la première branche de dérivation B comprend un deuxième dispositif de détente 6. La première branche de dérivation B est alors dépourvue de vanne d’arrêt. Le deuxième dispositif de détente 6 est disposé sur la première branche de dérivation B entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième échangeur de chaleur 7. Selon le sens de parcours du fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B en fonctionnement normal du système, le deuxième dispositif de détente 6 est placé en amont du deuxième échangeur de chaleur 7.
[108] Chacun des premier, deuxième et troisième dispositif de détente peut être un détendeur électronique, un détendeur thermostatique, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique et d’un détendeur thermostatique, 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. Dans le cas d’un orifice calibré, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant est constante.
[109] Selon un deuxième mode de réalisation, illustré notamment sur la figure 2, la première branche de dérivation B comprend une deuxième vanne d’arrêt 32. La première branche de dérivation B est alors dépourvue de dispositif de détente. Dans ce deuxième mode de réalisation, la deuxième vanne d’arrêt 32 est disposée sur la première branche de dérivation B entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième échangeur de chaleur 7. Autrement dit, selon le sens de parcours du fluide réfrigérant dans la première branche de dérivation B en fonctionnement normal du système, la deuxième vanne d’arrêt 32 est disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur 7.
[110] Selon un troisième mode de réalisation, illustré notamment à la figure 3, le système de conditionnement thermique comporte une troisième branche de dérivation D reliant un cinquième point de raccordement 15 disposé sur la boucle principale A et compris entre le premier dispositif de détente 4 et le premier échangeur de chaleur 5 à un sixième point de raccordement 16-1 ,16-2 disposé sur la boucle principale A entre le quatrième point de raccordement 14 et une entrée du dispositif de compression 2, la troisième branche de dérivation D comportant un quatrième échangeur de chaleur 23. Autrement dit, le quatrième échangeur de chaleur 23 est disposé en parallèle avec le deuxième échangeur de chaleur 7. La troisième branche de dérivation D comporte une vanne d’arrêt, dite quatrième vanne d’arrêt 34 disposée en amont du quatrième échangeur de chaleur 23.
[111] Selon une variante, le sixième point de raccordement 16-2 est en amont du deuxième échangeur de chaleur interne 22.
[112] Selon une autre variante, le sixième point de raccordement 16-1 est en aval du deuxième échangeur de chaleur interne 22 et en amont du premier échangeur de chaleur interne 21. Les deux configurations sont illustrées sur la même figure 3, la configuration où le sixième point de raccordement 16-2 est en amont du deuxième échangeur de chaleur interne 22 étant représentée en pointillés, et la configuration où le sixième point de raccordement 16-1 est en aval du deuxième échangeur de chaleur interne 22 étant représentée en trait continu.
[113] Sur l’exemple de la figure 3, le sixième point de raccordement 16-1 est compris entre le deuxième échangeur de chaleur interne 22 et le deuxième point de raccordement 12. Autrement dit, le sixième point de raccordement 16-1 se trouve entre la sortie de la branche basse pression du deuxième échangeur de chaleur interne 22 et le deuxième point de raccordement 12.
[114] Selon un quatrième mode de réalisation, illustré notamment sur la figure 4, la première branche de dérivation B comporte un quatrième échangeur de chaleur 23 compris entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième échangeur de chaleur 7. Autrement dit, le quatrième échangeur de chaleur 23 est disposé en série avec le deuxième échangeur de chaleur 7 sur la première branche de dérivation B. Le quatrième échangeur de chaleur 23 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 7 selon le sens de parcours du fluide réfrigérant en fonctionnement normal du système.
[115] Sur l’exemple de la figure 4, le quatrième échangeur de chaleur 23 est disposé entre le premier point de raccordement 11 et la deuxième vanne d’arrêt 32.
[116] Selon un cinquième mode de réalisation, illustré notamment sur la figure 5, le système de conditionnement thermique 100 comporte une quatrième branche de dérivation E reliant un septième point de raccordement 17 disposé sur la boucle principale A et compris entre le quatrième échangeur de chaleur 23 et la deuxième vanne d’arrêt 32 à un huitième point de raccordement 18 disposé sur la boucle principale A entre le quatrième point de raccordement 14 et une entrée du dispositif de compression 2.
[117] La quatrième branche de dérivation E comporte une troisième vanne d’arrêt 33 disposée entre le septième point de raccordement 17 et le huitième point de raccordement 18.
[118] Le huitième point de raccordement 18 est compris entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième point de raccordement 12.
[119] Sur l’exemple de la figure 5, le huitième point de raccordement 18 est compris entre le deuxième échangeur de chaleur interne 22 et le deuxième point de raccordement 12. Le huitième point de raccordement 18 se trouve ainsi entre la sortie de la branche basse pression du deuxième échangeur de chaleur interne 22 et le deuxième point de raccordement 12. Sur l’exemple représenté, le deuxième point de raccordement 12, le sixième point de raccordement 16-1 et le huitième point de raccordement 18 sont distincts. Ils pourraient tout à fait être confondus deux à deux, ou bien tous les trois confondus.
[120] Chaque point de raccordement 11 - 18 permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les deux portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vannes d’arrêt ou dispositifs de détente compris sur chacune des deux branches. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide arrivant à ce point de raccordement. Le premier point de raccordement 11 est disposé sur la première branche de dérivation B en amont du point de raccordement 12, selon le sens de parcours du fluide réfrigérant en fonctionnement normal du système. Le troisième point de raccordement 13 est disposé sur la deuxième branche de dérivation C en amont du quatrième point de raccordement 14. Le cinquième point de raccordement 15 est disposé sur la troisième branche de dérivation D en amont du sixième point de raccordement 16-1 , 16-2. Le septième point de raccordement 17 est disposé sur la quatrième branche de dérivation E en amont du sixième point de raccordement 18. A titre d’exemple, au niveau du premier point de raccordement 11 , le fluide réfrigérant provenant du premier dispositif de détente 4 sur la boucle principale A peut être redirigé vers la première branche de dérivation B ou vers le premier échangeur de chaleur 5 sur la boucle principale A. Au niveau du troisième point de raccordement 13, le fluide réfrigérant provenant du dispositif de compression 2 sur la boucle principale A peut être redirigé vers la deuxième branche de dérivation C ou vers le premier dispositif de détente 4 sur la boucle principale A. Au niveau du deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant provenant du deuxième échangeur de chaleur 7 sur première branche de dérivation B et le fluide réfrigérant provenant de la boucle principale A peuvent se rassembler et être redirigés vers l’entrée du dispositif de compression 2. Le même principe s’applique aux autres points de raccordement.
[121] Les vannes d’arrêt 31 , 32, 33 permettent ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant dans les différentes branches du circuit de réfrigérant, afin d’assurer différents modes de fonctionnement, comme il sera décrit ultérieurement.
[122] Le quatrième échangeur de chaleur 23 est configuré pour échanger de la chaleur avec un élément 24 d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
[123] En faisant circulant du fluide réfrigérant à basse pression dans le quatrième échangeur de chaleur, il est ainsi possible de récupérer l’énergie thermique dissipée par le fonctionnement de l’élément de la chaîne de traction électrique. Lorsque le système de conditionnement thermique fonctionne selon ce mode de récupération d’énergie de la chaîne de traction, le chauffage de l’air de l’habitacle peut être assuré en minimisant la consommation énergétique. L’autonomie de roulage du véhicule électrique est ainsi améliorée.
[124] Selon un exemple de mise en œuvre, l’élément 24 d’une chaîne de traction électrique du véhicule est un moteur électrique de traction.
[125] Selon un autre exemple de mise en œuvre, l’élément 24 d’une chaîne de traction électrique du véhicule est un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction.
[126] De préférence, le quatrième échangeur de chaleur 23 est un échangeur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur. L’échange thermique entre le fluide réfrigérant et l’élément 24 de la chaîne de traction électrique est ainsi assurée par l’intermédiaire du fluide caloporteur. Pour cela, le fluide caloporteur circule autour du ou des éléments de la chaîne de traction qui dissipent de la chaleur, par exemple le stator du moteur électrique, ou les composants de puissance de l’électronique de pilotage du moteur électrique.
[127] Autrement dit, le quatrième échangeur de chaleur 23 est agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 1 et sur un circuit de fluide caloporteur, de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur. Avantageusement, le quatrième échangeur de chaleur 23 est agencé sur le circuit de fluide caloporteur 20. Sur l’exemple illustré ici, l’échangeur bifluide 3, le troisième échangeur de chaleur 9 et le quatrième échangeur de chaleur 23 sont tous les trois disposés sur le même circuit de fluide caloporteur 20.
[128] Le circuit de fluide caloporteur 20 comporte un cinquième échangeur de chaleur 30 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule. Le cinquième échangeur de chaleur peut ainsi chauffer l’habitacle du véhicule, en dissipant de la chaleur dans le flux d’air destiné à alimenter l’intérieur de l’habitacle. Le cinquième échangeur de chaleur 30, encore appelé radiateur de chauffage, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et climatisation en aval du premier échangeur de chaleur 5.
[129] Le circuit de fluide caloporteur 20 comporte un sixième échangeur de chaleur 35 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle du véhicule. Le sixième échangeur de chaleur permet de refroidir le fluide caloporteur dans certains modes de fonctionnement du système de conditionnement thermique.
[130] Sur l’exemple décrit, un même circuit de fluide caloporteur 20 permet de coupler thermiquement le cinquième échangeur de chaleur 30 contribuant à chauffer le flux d’air Fi intérieur à l’habitacle, le sixième échangeur de chaleur 35, le troisième échangeur de chaleur 9 assurant le refroidissement de la batterie, le quatrième échangeur de chaleur 23 assurant la récupération d’énergie thermique dissipée par la chaîne de traction électrique.
[131] Afin de simplifier les figures, le circuit de fluide caloporteur 20 comprenant notamment le cinquième échangeur de chaleur 30 et le sixième échangeur de chaleur 35 ont été représentés uniquement sur la figure 1 . Le circuit de fluide caloporteur est identique sur les différents modes de réalisation.
[132] Le circuit de fluide caloporteur 20 comporte également plusieurs pompes permettant de faire circuler le fluide caloporteur dans les différentes branches du circuit caloporteur. Le circuit de fluide caloporteur comporte également plusieurs vannes d’arrêts permettant d’envoyer le fluide caloporteur sélectivement dans les différentes branches. Les pompes et les vannes n’ont pas été représentées sur les figures, dans un but de simplification des figures.
[133] Le circuit de fluide réfrigérant 1 comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 29 disposé sur la boucle principale A en sortie de l’échangeur bifluide 3. Ce dispositif d’accumulation permet que la quantité de fluide circulant dans le circuit de fluide réfrigérant s’ajuste aux conditions d’utilisation.
[134] On décrira maintenant, tel qu’illustré sur les figures 6 à 14, quelques-uns des différents modes de fonctionnement possibles du système de conditionnement thermique 100. Sur ces figures, les portions de circuit dans lesquelles le fluide réfrigérant circule sont représentées en trait plein épais. Les portions de circuit dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circule pas sont représentées en pointillés.
[135] Premier mode de fonctionnement :
Les figures 6 et 8 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un premier mode de fonctionnement, dit mode « chauffage» de l’air de l’habitacle. La figure 6 illustre le fonctionnement du premier mode de réalisation, celui schématisé sur la figure 1 . La figure 8 illustre le fonctionnement du deuxième mode de réalisation, schématisé sur la figure 2. Le terme « mode chauffage » et le terme « mode pompe à chaleur » sont équivalent.
[136] Dans ce premier mode de fonctionnement du premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 6, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation B, dans le deuxième dispositif de détente 6, dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression 2. ]
[137] Le fluide réfrigérant à haute pression provenant de la sortie du dispositive de compression 2 traverse successivement l’échangeur de chaleur bifluide 3, le dispositif d’accumulation 29, la branche haute pression du premier échangeur de chaleur interne 21 , la branche haute pression du deuxième échangeur de chaleur interne 22. Au troisième point de raccordement 13, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la deuxième branche de dérivation C, car le troisième dispositif de détente 8 est dans une position fermée qui interdit le passage du fluide réfrigérant. Au débit de fuite près, tout le fluide réfrigérant continue à circuler dans la portion de boucle principale située en aval du troisième point de raccordement 13. Le fluide réfrigérant est détendu en traversant le dispositif de détente 4. Au premier point de raccordement 11 , le fluide réfrigérant parcours la première branche de dérivation B et ne parcours pas la portion de boucle principale située en aval du premier point de raccordement 11 car la première vanne d’arrêt 31 est en position fermée. Le fluide réfrigérant traverse le deuxième dispositif de détente, puis le deuxième échangeur de chaleur 7. Le fluide réfrigérant rejoint la boucle principale au niveau du deuxième point de raccordement 12, traverse la branche basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 et rejoint l’entrée du dispositif de compression 2 où le fluide réfrigérant est à nouveau comprimé et recommence un nouveau cycle. Comme la portion de boucle principale comprise entre le premier point de raccordement 11 et le deuxième point de raccordement 12 n’est pas parcourue par du fluide réfrigérant, le deuxième échangeur de chaleur 22 est inactif et ne permet d’échange thermique, puisque le côté basse pression de cet échangeur interne ne reçoit pas de débit de fluide réfrigérant.
[138] Dans ce premier mode de fonctionnement du deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 8, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation B, dans la deuxième vanne d’arrêt 32, dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression 2.
[139] Dans ce premier mode de fonctionnement du deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, le parcours du fluide réfrigérant est le même que pour le premier mode de réalisation, sauf que le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation B traverse la deuxième vanne d’arrêt 32 avant de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 7.
[140] Dans le premier mode de réalisation comme dans le deuxième, le débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle de fluide réfrigérant est contrôlé par la section de passage du deuxième dispositif de détente 6 ainsi que par la vitesse de rotation du dispositif de compression 2. Le fluide réfrigérant est détendu jusqu’à une pression permettant d’avoir une température d’évaporation inférieure à la température ambiante. La chaleur de vaporisation du fluide réfrigérant est ainsi fournie par le flux d’air extérieur Fe. La chaleur fournie à l’air de l’habitacle Fi étant prélevée sur le flux d’air extérieur Fe, ce mode est également appelé mode pompe à chaleur. [141] Dans ce premier mode de fonctionnement, le chauffage de l’air de l’habitacle est réalisé sans que le fluide réfrigérant ne traverse le premier échangeur de chaleur 5.
[142] Le fluide caloporteur circule dans l’échangeur bifluide 3 puis une partie du fluide caloporteur circule dans le cinquième échangeur de chaleur 30 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi. Le chauffage du flux d’air intérieur Fi est assuré par échange de chaleur entre le cinquième échangeur de chaleur 30 et le flux d’air Fi destiné à l’habitacle. Le fluide réfrigérant cède de la chaleur au fluide caloporteur, qui à son tour cède de la chaleur à l’air de l’habitacle. Ce fonctionnement est identique pour tous les modes de réalisation illustrés.
[143] Deuxième mode de fonctionnement :
Les figures 7 et 9 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un deuxième mode de fonctionnement, dit mode « déshumidification parallèle». La figure 7 illustre le fonctionnement du premier mode de réalisation, celui schématisé sur la figure 1 . La figure 9 illustre le fonctionnement du deuxième mode de réalisation, schématisé sur la figure 2.
[144] Dans ce deuxième mode de fonctionnement dit de déshumidification parallèle du premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 7, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation B et un deuxième débit circulant dans la boucle principale A, le premier débit circule successivement dans le deuxième dispositif de détente 6 et dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[145] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression passe en parallèle dans le premier échangeur de chaleur et dans le deuxième échangeur de chaleur. L’air destiné à l’habitacle est ainsi refroidi en traversant le premier échangeur de chaleur, puis chauffé en traversant le cinquième échangeur de chaleur qui a reçu la chaleur prélevée sur le flux d’air extérieur.
L’air est ainsi déshumidifié.
[146] Dans ce deuxième mode de fonctionnement du premier mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, le parcours du fluide réfrigérant entre la sortie du dispositif de compression 2 et le premier dispositif de détente 4 est identique à celui du fonctionnement selon le premier mode de fonctionnement, dit mode chauffage. Le fluide réfrigérant est détendu dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression. Au premier point de raccordement 11 , le débit de fluide réfrigérant se divise en deux. Une partie du fluide réfrigérant circule dans la première branche de dérivation B et la partie complémentaire au débit total circule dans la portion de boucle principale A située en aval du point 11 . En effet, la première vanne d’arrêt 31 est en dans une position ouverte autorisant le passage du fluide réfrigérant. Cette partie complémentaire du fluide réfrigérant à basse pression traverse le premier échangeur de chaleur 5 où il s’évapore, ce qui permet de refroidir le flux d’air intérieur Fi. Le fluide réfrigérant à basse pression provenant du premier échangeur de chaleur 5 emprunte ensuite la boucle principale A, traverse la branche basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 et atteint le deuxième point de raccordement 12. Au niveau du deuxième point de raccordement 12, le débit de fluide réfrigérant provenant du deuxième échangeur de chaleur 7 et le débit de fluide réfrigérant provenant du premier échangeur de chaleur 5 se rejoignent et le débit total traverse le premier échangeur interne 21 et rejoint l’entrée du compresseur 2. Le premier échangeur interne 21 et le deuxième échangeur interne 22 sont tous les deux actifs, c'est-à-dire que chacun des échangeurs permet un échange de chaleur entre le réfrigérant à basse pression et le fluide réfrigérant à haute pression traversant chacune de ses branches.
[147] Dans ce deuxième mode de fonctionnement dit de déshumidification parallèle du deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 9, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, dans le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation B et un deuxième débit circulant dans la boucle principale A, le premier débit circule successivement dans la deuxième vanne d’arrêt 32 et dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2
[148] Dans ce deuxième mode de fonctionnement du deuxième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, le parcours du fluide réfrigérant est le même que pour le premier mode de réalisation, sauf que le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation B traverse la deuxième vanne d’arrêt 32 avant de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur 7. Le parcours du fluide réfrigérant sur la boucle principale A est lui identique.
[149] Troisième mode de fonctionnement :
Les figures 10 et 15 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un troisième mode de fonctionnement, dit mode « récupération d’énergie ». La figure 10 illustre le fonctionnement du troisième mode de réalisation, dont l’architecture est schématisée sur la figure 3. La figure 15 illustre le fonctionnement du cinquième mode de réalisation, dont l’architecture est schématisée sur la figure 5.
[150] Dans ce troisième mode de fonctionnement dit de récupération d’énergie du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 10, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la troisième branche de dérivation D, le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, rejoint la boucle principale A au sixième point de raccordement 16-1 ,16-2, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[151] Dans ce troisième mode de fonctionnement du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, le parcours du fluide réfrigérant entre la sortie du dispositif de compression 2 et le premier dispositif de détente 4 est identique à celui du fonctionnement selon le premier mode de fonctionnement, dit mode chauffage. Ainsi, le fluide réfrigérant à haute pression provenant de la sortie du dispositive de compression 2 traverse successivement l’échangeur de chaleur bifluide 3, le dispositif d’accumulation 29, la branche haute pression du premier échangeur de chaleur interne 21 , la branche haute pression du deuxième échangeur de chaleur interne 22. Au troisième point de raccordement 13, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la deuxième branche de dérivation C et tout le débit de fluide réfrigérant continue à circuler dans la portion de boucle principale A située en aval du troisième point de raccordement 13. Le fluide réfrigérant est détendu en traversant le dispositif de détente 4 et passe à basse pression. Au cinquième point de raccordement 15, le fluide réfrigérant parcours la troisième branche auxiliaire D. La première vanne d’arrêt 31 et la deuxième vanne d’arrêt 32 sont en position fermée. Par conséquent, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la première branche de dérivation B ni dans la portion de boucle principale comprise entre la première vanne d’arrêt 31 et le sixième point de raccordement 16-1 . La quatrième vanne d’arrêt 34 est en position ouverte. Le fluide réfrigérant traverse le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur prélevée sur l’élément 24 de la chaîne de traction du véhicule. Au sixième point de raccordement 16-1 , le fluide réfrigérant rejoint la boucle principale A, puis traverse la branche basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 et rejoint l’entrée du compresseur 2. Le premier échangeur interne 21 est actif, le deuxième échangeur interne 22 est lui inactif.
[152] L’énergie thermique récupérée sur l’élément 24 de la chaîne de traction peut être restitué au fluide caloporteur au niveau de l’échangeur bifluide 3 et ainsi participer au chauffage de l’habitacle par l’intermédiaire du circuit de fluide caloporteur et du cinquième échangeur de chaleur 30. La consommation énergétique pour chauffer l’habitacle est ainsi minimisée, puisque la chaleur perdue pour le fonctionnement de la chaîne de traction est récupérée.
[153] Dans la variante de réalisation dans laquelle la troisième branche auxiliaire D rejoint la boucle principale A au point de raccordement 16-2, c'est-à-dire en amont du deuxième échangeur de chaleur interne 22, le deuxième échangeur de chaleur interne 22 et le premier échangeur de chaleur interne 22 sont tous les deux actifs et permettent un échange thermique entre le fluide réfrigérant à basse pression et le fluide réfrigérant à haute pression.
[154] Dans ce troisième mode de fonctionnement dit de récupération d’énergie du cinquième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 15, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation B, le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, rejoint la quatrième branche de dérivation E au septième point de raccordement 17, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2. [155] Quatrième mode de fonctionnement :
Les figures 11 ,12 et 14 illustrent le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un quatrième mode de fonctionnement, dit mode « récupération d’énergie et pompe à chaleur». La figure 11 illustre le fonctionnement du troisième mode de réalisation, celui schématisé sur la figure 3. La figure 12 illustre le fonctionnement du quatrième mode de réalisation, schématisé sur la figure 4. La figure 14 illustre le fonctionnement du cinquième mode de réalisation, schématisé sur la figure 5.
[156] Dans ce quatrième mode de fonctionnement dit de « récupération d’énergie et pompe à chaleur» du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 11 , le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la troisième branche de dérivation D et un deuxième débit circulant dans la première branche de dérivation B,
- le premier débit circule successivement dans la quatrième vanne d’arrêt 34 puis dans le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur puis rejoint la boucle principale A au sixième point de raccordement 16-1 ,16-2,
- le deuxième débit circule successivement dans la première vanne d’arrêt 32 et dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[157] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression récupère la chaleur dissipée par la chaîne de traction électrique dans le quatrième échangeur thermique, et récupère également de la chaleur du flux d’air extérieur Fe.
[158] Dans ce quatrième mode de fonctionnement du troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, le parcours du fluide réfrigérant entre la sortie du dispositif de compression 2 et le premier dispositif de détente 4 est identique à celui du fonctionnement selon le troisième mode de fonctionnement, dit mode « récupération d’énergie ». Le fluide réfrigérant est détendu en traversant le premier dispositif de détente 4 et passe à basse pression. Le débit total de fluide réfrigérant se divise entre une partie qui circule dans la troisième branche de dérivation D et une partie qui circule dans la première branche de dérivation B. La première vanne d’arrêt 31 est en position fermée et il n’y a pas de circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur 5 et la portion de boucle principale A comprise entre le premier point de raccordement 11 et le sixième point de raccordement 16-1 , 16- 2. La deuxième vanne d’arrêt 32 est en position ouverte et le fluide réfrigérant peut circuler dans la première branche de dérivation B à partir du premier point de raccordement 11 . Ce débit de fluide réfrigérant à basse pression traverse le deuxième échangeur de chaleur 7, où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe. Ce débit de fluide réfrigérant rejoint au deuxième point de raccordement 12 le débit de fluide réfrigérant provenant du sixième point de raccordement 16-1 , 16-2. Le débit total de fluide réfrigérant traverse la branche basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 et rejoint l’entrée du compresseur 2.
[159] Dans ce mode de réalisation et ce mode de fonctionnement, de la chaleur est prélevée à la fois du flux d’air extérieur Fe et de l’élément 24 de la chaîne de traction, le fluide réfrigérant à basse pression circulant en parallèle dans le deuxième échangeur de chaleur 7 et dans le quatrième échangeur de chaleur 23.
[160] Dans ce quatrième mode de fonctionnement dit de « récupération d’énergie et pompe à chaleur» du quatrième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 12, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation B, le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième échangeur de chaleur 7 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, rejoint la boucle principale A au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[161] Dans ce quatrième mode de fonctionnement du quatrième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, le parcours du fluide réfrigérant entre la sortie du dispositif de compression 2 et le premier dispositif de détente 4 est identique à celui du fonctionnement selon le quatrième mode de fonctionnement du troisième mode de réalisation. Le troisième dispositif de détente 8 et la première vanne d’arrêt 31 sont en position fermée, et au débit de fuite près tout le débit de fluide réfrigérant circule dans la première branche de dérivation B. Dans ce mode de réalisation, la branche basse pression du deuxième échangeur de chaleur interne 22 n’est pas parcourue par du fluide réfrigérant.
[162] Dans ce mode de réalisation et ce mode de fonctionnement, de la chaleur est prélevée à la fois du flux d’air extérieur Fe et de l’élément 24 de la chaîne de traction, le fluide réfrigérant à basse pression circulant en série, et successivement, dans le deuxième échangeur de chaleur 7 et dans le quatrième échangeur de chaleur 23. La même quantité de fluide réfrigérant traverse successivement le quatrième échangeur de chaleur 23 et le deuxième échangeur de chaleur 7.
[163] Dans ce quatrième mode de fonctionnement dit de « récupération d’énergie et pompe à chaleur» du cinquième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 14, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation B, le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation B et un deuxième débit circulant dans la quatrième branche de dérivation E, le premier débit circule dans le deuxième échangeur de chaleur 7 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le deuxième débit circule dans la quatrième branche de dérivation E, le premier débit et le deuxième débit se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[164] Dans ce cinquième mode de réalisation et ce mode de fonctionnement en récupération d’énergie et pompe à chaleur, la circulation de fluide réfrigérant entre la sortie du dispositif de compression 2 et le quatrième échangeur de chaleur 23 est identique à celle du quatrième mode de réalisation. Le débit de fluide réfrigérant à basse pression provenant du quatrième échangeur de chaleur 23 se divise au septième point de raccordement 17 en un débit qui circule dans la première branche de dérivation B et un débit complémentaire qui circule dans la quatrième branche de dérivation D. La troisième vanne d’arrêt 33 est en position ouverte. Le débit circulant dans la quatrième branche de dérivation D rejoint la boucle principale A au niveau du huitième point de raccordement 18, puis circule jusqu’au deuxième point de raccordement 12, où il rejoint le débit de fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation B et provenant du deuxième échangeur de chaleur 7. Le débit total de fluide réfrigérant traverse la branche basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 et rejoint l’entrée du compresseur 2. Le deuxième échangeur de chaleur 22 n’est pas actif.
[165] Dans ce mode de réalisation et ce mode de fonctionnement, de la chaleur est prélevée à la fois du flux d’air extérieur Fe et de l’élément 24 de la chaîne de traction, le fluide réfrigérant à basse pression circulant en série, et successivement, dans le deuxième échangeur de chaleur 7 et dans le quatrième échangeur de chaleur 23. La quantité de fluide réfrigérant traversant le quatrième échangeur de chaleur 23 est supérieure à la quantité de réfrigérant traversant le deuxième échangeur de chaleur 7, puisqu’une partie du débit de fluide réfrigérant emprunte la quatrième branche de dérivation E et ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleur 7.
[166] Cinquième mode de fonctionnement :
La figure 13 illustre le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100 selon un cinquième mode de fonctionnement, dit mode « récupération d’énergie et déshumidification parallèle ». Le quatrième mode de réalisation est illustré, celui dont l’architecture est schématisée sur la figure 4.
[167] Dans ce cinquième mode de fonctionnement dit de « récupération d’énergie et déshumidification parallèle » du quatrième mode de réalisation du système de conditionnement thermique 100, et tel que représenté sur la figure 13, le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide 3 où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne 21 , le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier dispositif de détente 4 où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation B et un deuxième débit circulant dans la boucle principale A, le premier débit circule successivement dans le quatrième échangeur de chaleur 23 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième échangeur de chaleur 7 où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur 5 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi, dans le deuxième échangeur de chaleur interne 22, le premier débit et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, le fluide réfrigérant circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne 21 et retourne au dispositif de compression 2.
[168] Dans ce cinquième mode de fonctionnement dit de « récupération d’énergie et déshumidification parallèle » du quatrième mode de réalisation, la circulation de fluide réfrigérant diffère de celle du quatrième mode de fonctionnement en ce que une partie du fluide réfrigérant circule également dans le premier échangeur de chaleur 5 afin de refroidir le flux d’air intérieur Fi. Au premier point de raccordement 11 , le débit de fluide réfrigérant se divise un débit qui circule dans la première branche de dérivation B et un débit complémentaire qui circule dans la boucle principale A. La première vanne d’arrêt 31 est en position ouverte. Le débit de fluide réfrigérant à basse pression circulant dans la boucle principale A traverse la branche basse pression du deuxième échangeur de chaleur 22. Le débit circulant dans la première branche de dérivation B et le débit circulant dans la boucle principale A se rejoignent au deuxième point de raccordement 12. Le débit total de fluide réfrigérant traverse la branche basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 et rejoint l’entrée du compresseur 2. Les deux échangeurs de chaleur interne 21 et 22 sont tous les deux actifs.
[169] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant à basse pression passe en parallèle dans le premier échangeur de chaleur et dans le quatrième échangeur de chaleur. L’air destiné à l’habitacle est refroidi par le premier échangeur de chaleur et réchauffé par le cinquième échangeur de chaleur, ce qui correspond à une déshumidification. En même temps, de l’énergie thermique est récupérée sur la chaîne de traction et aussi sur le flux d’air extérieur. Ce mode permet d’éviter d’embuer l’habitacle en optimisant la dépense énergétique du système et sans risquer de givrer le deuxième échangeur thermique.
[170] De nombreux autres modes de fonctionnement sont également possibles, en jouant sur le débit de fluide réfrigérant traversant la boucle principale A et chacune des branches de dérivation B, C, D, E ainsi que sur le niveau de détente procuré par chacun des dispositifs de détente 4, 6, 8.
[171] A titre d’exemple, on peut citer un mode dit « récupération d’énergie et déhumidification » dérivé du mode « récupération d’énergie et pompe à chaleur» tel qu’illustré à la figure 14. Dans ce mode, le fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier échangeur 5 et dans le quatrième échangeur 23. Le fluide réfrigérant circule ainsi dans la boucle principale A et dans la quatrième branche de dérivation E. Le fluide réfrigérant ne circule pas dans la portion de première branche de dérivation B située en aval du septième point de raccordement 17 car la deuxième vanne d’arrêt 32 est en position fermée. Le fluide réfrigérant ne traverse pas le deuxième échangeur de chaleur 7. Le flux d’air intérieur Fi est donc refroidi en traversant le premier échangeur de chaleur 5, et réchauffé en traversant le cinquième échangeur de chaleur 30 qui dissipe la chaleur du fluide caloporteur. Le flux d’air intérieur Fi est ainsi déshumidifié. Simultanément, le quatrième échangeur de chaleur 23 récupère de la chaleur dissipée par la chaîne de traction électrique.
[172] Selon des modes de réalisation non représentés, le circuit de gestion thermique selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles :
[173] Le troisième échangeur de chaleur 9 peut être configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur Fi à un habitacle du véhicule et le premier échangeur de chaleur 5 est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur et configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie 25 de stockage d’énergie électrique du véhicule. Autrement dit, les rôles du premier échangeur de chaleur 5 et du troisième échangeur de chaleur 9 sont dans ce cas inversés par rapport aux exemples représentés sur les figures.
[174] Le sixième point de raccordement 16-1 peut être compris entre le deuxième point de raccordement 12 et le premier échangeur de chaleur interne 21. Autrement dit, le sixième point de raccordement 16-1 peut être disposé entre le deuxième point de raccordement 12 et l’entrée basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 .
[175] Le sixième point de raccordement 16-1 peut encore être compris entre le premier échangeur de chaleur interne 21 et une entrée du dispositif de compression 2. Autrement dit, dans cette variante le sixième point de raccordement 16-1 est disposé entre la sortie basse pression du premier échangeur de chaleur interne 21 et l’entrée du dispositif de compression.
[176] Le circuit de fluide caloporteur peut comporter un dispositif de chauffage électrique. Ce dispositif de chauffage permet de compléter, ou de remplacer, le chauffage procuré par l’échangeur bifluide 3.]

Claims

Revendications
1. Système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile, comportant :
- Un circuit (1 ) de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comprenant : une boucle principale (A) comportant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : un dispositif de compression (2), un échangeur de chaleur bifluide (3), un premier dispositif de détente (4), un premier échangeur de chaleur (5), une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11 ) disposé sur la boucle principale (A) en amont du premier échangeur de chaleur (5) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur de chaleur (5), la première branche de dérivation (B) comportant un deuxième échangeur de chaleur (7) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à l’habitacle du véhicule, une deuxième branche de dérivation (C) reliant un troisième point de raccordement (13) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre une sortie du dispositif de compression (2) et le premier dispositif de détente (4) à un quatrième point de raccordement (14) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre le premier échangeur de chaleur (5) et le deuxième point de raccordement (12), la deuxième branche de dérivation (C) comportant un troisième dispositif de détente (8) et un troisième échangeur de chaleur (9),
- Un circuit de fluide caloporteur (20) configuré pour faire circuler un fluide caloporteur, l’échangeur de chaleur bifluide (3) étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (1 ) et sur le circuit de fluide caloporteur (20) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur, la boucle principale (A) comportant un premier échangeur de chaleur interne (21 ) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant en aval de l’échangeur de chaleur bifluide (3) et le fluide réfrigérant à basse pression circulant en aval du deuxième point de raccordement (12).
2. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 , dans lequel la boucle principale (A) comporte également un deuxième échangeur de chaleur interne (22) configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression circulant en aval du premier échangeur interne (21) et en amont du troisième point de raccordement (13), et le fluide réfrigérant à basse pression circulant entre le quatrième point de raccordement (14) et le deuxième point de raccordement (12).
3. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première branche de dérivation (B) permet au fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale (A) en amont du premier échangeur de chaleur (5) de rejoindre le deuxième échangeur de chaleur (7) sans traverser le premier échangeur de chaleur (5).
4. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une revendications précédentes, dans lequel le premier point de raccordement (11) est compris entre le premier dispositif de détente (4) et le premier échangeur de chaleur (5).
5. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le premier échangeur de chaleur (5) est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule et le troisième échangeur de chaleur (9) est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur et configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie (25) de stockage d’énergie électrique du véhicule.
6. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le troisième échangeur de chaleur (9) est configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule et le premier échangeur de chaleur (5) est un échangeur de chaleur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur et configuré pour échanger de la chaleur avec une batterie (25) de stockage d’énergie électrique du véhicule.
7. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la première branche de dérivation (B) comprend un deuxième dispositif de détente (6), le deuxième dispositif de détente (6) étant disposé sur la première branche de dérivation (B) entre le premier point de raccordement (11 ) et le deuxième échangeur de chaleur (7).
8. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la première branche de dérivation (B) comprend une deuxième vanne d’arrêt (32), la deuxième vanne d’arrêt (32) étant disposée sur la première branche de dérivation (B) entre le premier point de raccordement (11 ) et le deuxième échangeur de chaleur (7).
9. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 8, comportant une troisième branche de dérivation (D) reliant un cinquième point de raccordement (15) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre le premier dispositif de détente (4) et le premier échangeur de chaleur (5) à un sixième point de raccordement (16-1 ,16-2) disposé sur la boucle principale (A) entre le quatrième point de raccordement (14) et une entrée du dispositif de compression (2), la troisième branche de dérivation (D) comportant un quatrième échangeur de chaleur (23), le quatrième échangeur de chaleur (23) étant configuré pour échanger de la chaleur avec un élément (24) d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
10. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication précédente, dans lequel le sixième point de raccordement (16-1) est en aval du deuxième échangeur de chaleur interne (22) et en amont du premier échangeur de chaleur interne (21).
11. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel la première branche de dérivation (B) comporte un quatrième échangeur de chaleur (23) compris entre le premier point de raccordement (11 ) et le deuxième échangeur de chaleur (7), le quatrième échangeur de chaleur (23) étant configuré pour échanger de la chaleur avec un élément (24) d’une chaîne de traction électrique du véhicule.
12. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 11 , comportant une quatrième branche de dérivation (E) reliant un septième point de raccordement (17) disposé sur la boucle principale (A) et compris entre le quatrième échangeur de chaleur (23) et la deuxième vanne d’arrêt (32) à un huitième point de raccordement (18) disposé sur la boucle principale (A) entre le quatrième point de raccordement (14) et une entrée du dispositif de compression (2).
13. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications 9 à 12, dans lequel le quatrième échangeur de chaleur (23) est un échangeur bifluide configuré pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur.
14. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fluide caloporteur (20) comporte un cinquième échangeur de chaleur (30) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur (Fi) à un habitacle du véhicule.
15. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 7, dans un mode de chauffage dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation (B), dans le deuxième dispositif de détente (6), dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ), puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression (2).
16. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 8, dans un mode de chauffage dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation (B), dans la deuxième vanne d’arrêt (32), dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), dans le premier échangeur de chaleur interne (21), puis le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression (2).
17. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 7 en combinaison avec la revendication 5, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation (B) et un deuxième débit circulant dans la boucle principale (A), le premier débit circule successivement dans le deuxième dispositif de détente (6) et dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur (5) où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement (12), le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ) et retourne au dispositif de compression (2).
18. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 8 en combinaison avec la revendication 5, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), dans le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation (B) et un deuxième débit circulant dans la boucle principale (A), le premier débit circule successivement dans la deuxième vanne d’arrêt (32) et dans le deuxième échangeur de chaleur (7) où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), le deuxième débit circule successivement dans le premier échangeur de chaleur (5) où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur (Fi), dans le deuxième échangeur de chaleur interne (22), le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement (12), le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ) et retourne au dispositif de compression (2).
19. Procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 11 ou 12, dans un mode dit de récupération d’énergie et pompe à chaleur, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression (2) où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur de chaleur bifluide (3) où il cède de la chaleur au fluide caloporteur, dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ), le deuxième échangeur de chaleur interne (22), le premier dispositif de détente (4) où il passe à basse pression, dans la première branche de dérivation (B), le quatrième échangeur de chaleur (23) où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur, le deuxième échangeur de chaleur (7) où le fluide réfrigérant à basse pression absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur (Fe), rejoint la boucle principale (A) au deuxième point de raccordement (12), le fluide réfrigérant à basse pression circule ensuite dans le premier échangeur de chaleur interne (21 ) et retourne au dispositif de compression (2).
20. Procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 15 à 19, en combinaison avec la revendication 14, dans lequel le fluide caloporteur circule dans l’échangeur bifluide (3) puis une partie du fluide caloporteur circule dans le cinquième échangeur de chaleur (30) où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur (Fi).
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