WO2021249934A1 - Dispositif de gestion thermique d'un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un circuit de fluide caloporteur - Google Patents

Dispositif de gestion thermique d'un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un circuit de fluide caloporteur Download PDF

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WO2021249934A1
WO2021249934A1 PCT/EP2021/065152 EP2021065152W WO2021249934A1 WO 2021249934 A1 WO2021249934 A1 WO 2021249934A1 EP 2021065152 W EP2021065152 W EP 2021065152W WO 2021249934 A1 WO2021249934 A1 WO 2021249934A1
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thermal management
branch
transfer fluid
loop
management device
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PCT/EP2021/065152
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Mohamed Yahia
Yvan Lechat
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the invention relates to the field of electric or hybrid motor vehicles and more particularly to a device for thermal management of the passenger compartment and of the batteries.
  • the heat transfer fluid circuit comprises a heat exchanger such as a radiator in order to dissipate heat energy from the batteries in, for example, the outside air and also to add an electric heating element in order to heat the heat transfer fluid if necessary.
  • One of the aims of the present invention is therefore to at least partially remedy the drawbacks of the prior art and to provide an improved thermal management device.
  • the present invention therefore relates to a thermal management device of an electric or hybrid motor vehicle, said thermal management device comprising a heat transfer fluid circuit inside which a heat transfer fluid is intended to circulate, the fluid circuit coolant comprising:
  • a second branch pipe connecting a third connection point, arranged on the first loop upstream of the second connection point with a fourth connection point arranged on the first loop downstream of the first connection point, said second branch pipe comprising a third heat exchanger arranged at the level of electrical and / or electronic components such as an electric motor and / or power electronics.
  • the first loop comprises a bidirectional proportional valve disposed between the third and the second connection point.
  • the thermal management device comprises a refrigerant circuit within which a refrigerant fluid is intended to circulate, the refrigerant circuit and the heat transfer fluid circuit being in communication. thermal by means of a bifluid evaporator arranged jointly on the refrigerant circuit and on the heat transfer fluid circuit at the level of the first bypass pipe.
  • the refrigerant circuit is an air conditioning circuit comprising an evaporator intended to be crossed by an internal air flow connected in parallel with G bifluid evaporator.
  • the refrigerant circuit is a reversible air conditioning circuit comprising an internal condenser intended to allow the heating of the internal air flow.
  • the internal condenser is intended to be directly traversed by the internal air flow.
  • the internal condenser is arranged jointly on the refrigerant circuit and on a second loop to the interior of which is intended to circulate a heat transfer fluid, said second loop comprising a third pump and an internal radiator intended to be traversed by the internal air flow.
  • the second loop also includes an electrical heating device for the heat transfer fluid disposed upstream of the internal radiator.
  • the refrigerant circuit comprises:
  • a main loop comprising in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a compressor, an evapo-condenser intended to be crossed by an external air flow, a first expansion device and the internal evaporator,
  • a first bypass branch connecting a first junction point, arranged upstream of the first expansion device, to a second junction point arranged upstream of the compressor, said first bypass branch comprising the bifluid evaporator and a second expansion device disposed upstream of said bifluid evaporator.
  • the first loop comprises a first non-return valve arranged upstream of the third connection point so as to block a reflux of heat transfer fluid from said third connection point,
  • the first loop has a second shut-off valve placed between the second and the first connection point
  • the first bypass pipe has a second non-return valve so as to block a backflow of heat transfer fluid from the second connection point.
  • the thermal management device comprises a first device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from G evapo-condenser to the first expansion device and / or to the first branch of derivation.
  • the refrigerant circuit further comprises:
  • the thermal management device comprises:
  • the internal condenser is arranged on the main loop downstream of the compressor, between said compressor and the third junction point.
  • the thermal management device comprises a shutter arranged upstream of the internal condenser in the direction of circulation of the internal air flow.
  • the internal condenser is disposed on the second branch branch.
  • the main loop further comprises a sub-cooler disposed downstream of the evapo-condenser.
  • the refrigerant circuit comprises an internal heat exchanger, said internal heat exchanger comprising a high pressure part arranged downstream of the evapo-condenser and a low pressure part placed upstream of the compressor.
  • the thermal management device comprises a front face closure device disposed upstream of the heat exchangers in the direction of circulation of the external air flow.
  • Figure 1 is a schematic representation of a thermal management device according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a first mode of operation
  • FIG. 1 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 1 according to a second mode of operation
  • FIG. 4 is a schematic representation of a thermal management device according to a second embodiment
  • FIG. 5 is a schematic representation of the thermal management device according to a third embodiment
  • FIG. 6 is a schematic representation of the thermal management device according to a fourth embodiment
  • FIG. 7 is a schematic representation of the thermal management device of FIG. 4 according to a third operating mode
  • FIG. 8 is a schematic representation of the thermal management device of FIG. 4 according to a fourth operating mode
  • FIG. 9 is a schematic representation of the thermal management device of FIG. 4 according to a fifth operating mode
  • Figure 10 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 4 according to a sixth mode of operation
  • FIG. 11 is a schematic representation of the thermal management device of FIG. 4 according to a seventh operating mode
  • FIG. 12 is a schematic representation of the thermal management device of FIG. 4 according to an eighth operating mode
  • Figure 13 is a schematic representation of the thermal management device of Figure 4 according to a first variant of the eighth operating mode
  • FIG. 14 is a schematic representation of the thermal management device of FIG. 4 according to a second variant of the eighth operating mode.
  • first element or second element As well as first parameter and second parameter or even first criterion and second criterion, and so on.
  • indexing is a simple indexing to differentiate and name similar elements or parameters or criteria, but not identical. This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion over another and such names can easily be interchanged without departing from the scope of the present description. This indexing does not imply an order in time, for example, to assess this or that criterion.
  • placed upstream is meant that an element is placed before another with respect to the direction of flow of a fluid.
  • placed downstream is meant that one element is placed after another relative to the direction of flow of the fluid.
  • FIG. 1 shows a thermal management device 1 of an electric or hybrid motor vehicle according to a first embodiment.
  • This thermal management device 1 comprises in particular a heat transfer fluid circuit B inside which a heat transfer fluid is intended to circulate.
  • This heat transfer fluid circuit B comprises a first loop B 1 shown in thicker lines.
  • This first loop B1 comprises a first pump 40, a first heat exchanger 41 and a second heat exchanger 42.
  • the second heat exchanger 42 is more particularly intended to be traversed by an external air flow 200.
  • the first heat exchanger 41 is itself arranged at the level of batteries of the electric or hybrid motor vehicle in order to allow the management of the temperature of the latter.
  • the first loop B 1 comprises a first branch line C1 connecting a first connection point 51 with a second connection point 52.
  • the first connection point 51 is arranged on the first loop B1 downstream of the first heat exchanger 4L More precisely, the first connection point 51 is here arranged between the first heat exchanger 41 and the second heat exchanger 42.
  • the second connection point 52 is also arranged on the first loop B 1 upstream of the first heat exchanger 41, more precisely between the second 42 and the first heat exchanger 41.
  • This first bypass pipe C1 comprises a second pump 44 arranged so as to suck the heat transfer fluid from the first connection point 51.
  • the first loop B 1 further comprises a second branch pipe C2 connecting a third connection point 53 with a fourth connection point 54.
  • the third connection point 53 is arranged on the first loop B 1 upstream of the second connection point 52, more precisely between the first pump 40 and said second connection point 52.
  • the fourth connection point 54 is for its part disposed on the first loop B 1 downstream of the first connection point 51, more precisely between said first connection point 51 and the second heat exchanger 42.
  • the second bypass line C2 comprises a third heat exchanger 43 arranged at the level of electrical and / or electronic components such as an electric motor and / or control electronics. Powerful.
  • the first pump 40 is disposed on the first loop B 1 downstream of the second heat exchanger 42, between the second heat exchanger 42 and the third connection point 53. However, it is quite possible to imagine that this first pump 40 is disposed upstream of the second heat exchanger 42, between the fourth connection point 54 and said second heat exchanger 42.
  • the first loop B1 can also include a bidirectional proportional valve 72 arranged between the third 53 and the second 52 connection point.
  • This bidirectional proportional valve 72 allows both the circulation of the heat transfer fluid from the third connection point 53 to the second connection point 52 and vice versa.
  • This bidirectional proportional valve 72 also makes it possible to regulate the proportion of heat transfer fluid circulating between these two connection points 53, 52. This is particularly advantageous in order to regulate the flow of heat transfer fluid circulating in the first 41 and the third 43 heat exchanger, in particular in of the operating modes described later in the present description.
  • the second bypass line C2 may include a first shut-off valve 75.
  • This first shut-off valve 75 allows the heat transfer fluid to circulate or not in the second bypass pipe C2 and therefore in the third heat exchanger 43.
  • This first shut-off valve 75 can be arranged either upstream of the third heat exchanger 43 as in FIG. 1 or else downstream of the latter.
  • the first bypass pipe C1 for its part may include a second non-return valve 74 so as to block a reflux of heat transfer fluid from the second connection point 52.
  • This second non-return valve 74 can in particular be arranged in downstream of the second pump 44, between said second pump 44 and the second connection point 52 in order to protect said second pump 44 from the reflux of heat transfer fluid.
  • the thermal management device 1 according to this first embodiment can operate according to different operating modes illustrated in Figures 2 and 3.
  • Figure 2 shows for example an operating mode in which the heat energy absorbed at the first heat exchanger 41 as well as the third heat exchanger 43, is dissipated in the external air flow 200 at the level of the second heat exchanger 42.
  • the heat transfer fluid does not circulate in the first bypass pipe C1 because the second pump 44 is stopped.
  • the heat transfer fluid circulates in the first heat exchanger 41 due to the fact that the bidirectional proportional valve 72 is open.
  • the heat transfer fluid circulates in the second bypass line C2 and therefore in the third heat exchanger 43 because the first shut-off valve 75 is also open.
  • the bidirectional proportional valve 72 here makes it possible to regulate the proportion of heat transfer fluid circulating between the third connection point 53 and the second connection point 52. This thus makes it possible to regulate the flow of heat transfer fluid and therefore the quantity of heat transfer fluid going to the first heat exchanger 41 relative to the quantity of coolant going to the third heat exchanger 43. It is thus possible to control the heat exchanges at the first 41 and the third 43 heat exchanger as required.
  • Figure 3 shows a second mode of operation in which only the heat energy absorbed at the third heat exchanger 43 is dissipated at the second heat exchanger 42.
  • the bidirectional proportional valve 72 is closed in order to prevent the coolant from the second heat exchanger 42 from circulating within the first heat exchanger 41.
  • the coolant circulates in the second bypass line C2 and therefore in the third heat exchanger 43 due to the fact that the first shut-off valve 75 is also open.
  • heat transfer fluid can nevertheless circulate within the first heat exchanger 41 in order to ensure homogenization of the temperature of the batteries.
  • the second pump 44 is on.
  • the heat transfer fluid can thus circulate through the first heat exchanger 41 and the first bypass pipe Cl.
  • FIG. 4 shows a thermal management device 1 according to a second embodiment.
  • the thermal management device 1 comprises a refrigerant fluid circuit A inside which a refrigerant fluid is intended to circulate.
  • This refrigerant fluid circuit A and the heat transfer fluid circuit B are in thermal communication by means of a bifluid evaporator 19 arranged jointly on the refrigerant fluid circuit A and on the heat transfer fluid circuit B at the level of the first bypass pipe Cl .
  • the refrigerant circuit A can in particular be an air conditioning circuit ⁇
  • the refrigerant circuit A then comprises an evaporator 11 intended to be traversed by an internal airflow 100 connected in parallel with the evaporator 19 two-fluid.
  • This internal air flow 100 is intended in particular to reach the passenger compartment of the motor vehicle for the comfort of the occupant (s).
  • the evaporator 11 can in particular be placed within a heating, ventilation and air conditioning device 110 through which the internal air flow 100 passes.
  • the refrigerant fluid circuit A can also be a reversible air conditioning circuit.
  • the refrigerant fluid circuit A then comprises an internal condenser 5 intended to allow the heating of the internal air flow 100.
  • the internal condenser 5 may be intended to be directly traversed by the internal air flow 100.
  • the internal condenser 5 can then also be placed in the heating, ventilation and device. air conditioning 110, preferably downstream of
  • G evaporator 11 in the direction of circulation of the internal air flow 100.
  • the internal condenser 5 can be arranged jointly on the refrigerant circuit A and on a second loop B2 within which a heat transfer fluid is intended to circulate.
  • a heat transfer fluid is intended to circulate.
  • FIG. 5 only a part of the first bypass pipe C1 of the heat transfer fluid circuit B is shown to facilitate understanding.
  • This second loop B2 comprises in particular a third pump 46 as well as an internal radiator 48 intended to be traversed by the internal air flow 100.
  • the internal radiator 48 can be arranged in the heating, ventilation and air conditioning device 110, preferably downstream of
  • the second loop B2 can also include an electric heating device 47 of the heat transfer fluid disposed upstream of the internal radiator 48. This electrical heating device 47 allows the heat transfer fluid circulating in the second loop B2 to be heated in order for example to heat the internal air flow 100.
  • the refrigerant circuit A may include a main loop Al shown in thick lines.
  • This main loop Al comprises in the direction of circulation of the refrigerant fluid, a compressor 3, an evapo-condenser 9 intended to be traversed by an external air flow 200, a first expansion device 13 and the internal evaporator 11.
  • La main loop A1 can also include a sub-cooler 9 'arranged downstream of the evapo-condenser 9. More precisely, this sub-cooler 9' is placed between the evapo-condenser 9 and the first expansion device 13.
  • the loop main Al can further include a phase separation device 17 upstream of the compressor 3.
  • the refrigerant circuit A can also include a first branch A5 branch connecting a first junction point 31 to a second junction point 32.
  • the first junction point 31 is arranged upstream of the first expansion device 13, more precisely between the evapo-condenser 9 and said first expansion device 13. If the main loop A1 comprises a sub-cooler 9 ′, this first junction point 31 is downstream of the latter.
  • the second junction point 32 is for its part arranged upstream of the compressor 3, more precisely between the evaporator 11 and said compressor 3. This second junction point 32 can in particular be placed downstream of the phase separation device 17 s'. he is present.
  • This first branch branch A5 comprises the bifluid evaporator 19 as well as a second expansion device 18 arranged upstream of said bifluid evaporator 19.
  • the thermal management device 1 may in particular include a first device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the evapo-condenser 9 to the first expansion device 13 and / or to the first branch branch A5.
  • This first control device can for example be produced by the first 13 and second 18 expansion devices when the latter include a stop function capable of blocking the flow of refrigerant fluid. It is also possible to imagine other means like shut-off valves or a three-way valve arranged at the first junction point 31.
  • the refrigerant circuit A further comprises a second branch branch A2 connecting a third junction point 33 to a fourth junction point 34
  • the third junction point 33 is in particular disposed on the main loop A1 downstream of the compressor 3, more precisely between said compressor 3 and the evapo-condenser 9.
  • the fourth junction point 34 is for its part disposed on the main loop. Al upstream of the first junction point 31, more precisely between the evapo-condenser 9 and said first junction point 31. If the main loop Al includes a sub-cooler 9 ', this fourth junction point 34 is downstream of this last.
  • the refrigerant fluid circuit A comprises a third branch branch A3 connecting a fifth junction point 35 to a sixth junction point 36.
  • the fifth junction point 35 is arranged on the main loop Al upstream of the fourth junction point 34, more precisely between the evapo-condenser 9 and said fourth junction point 34. If the main loop Al includes a sub-cooler 9 ', this fifth junction point 35 is downstream of the latter.
  • the sixth junction point 36 is for its part disposed on the main loop A1 downstream of the third junction point 33, more precisely between said third junction point 33 and the evapo-condenser 9.
  • This third branch branch A3 comprises a third trigger 7.
  • the refrigerant fluid circuit A comprises a fourth branch branch A4 connecting a seventh junction point 37 to an eighth junction point 38.
  • the seventh junction point 37 is arranged on the main loop Al upstream of the fifth junction point 35, more precisely between the evapo-condenser 9 and said fifth junction point 35.
  • the main loop Al comprises a sub-cooler 9 '
  • this seventh point of Junction 37 is preferably disposed upstream of the latter, between the evapo-condenser 9 and the sub-cooler 9 '.
  • the eighth junction point 38 is for its part disposed on the main loop A1 upstream of the second junction point 32, more precisely between the evaporator 11 and said second junction point 32.
  • this eighth junction point 38 is disposed upstream of the phase separation device 17 if it is present.
  • the thermal management device 1 and more particularly the coolant circuit A comprises different devices for controlling the circulation of the coolant.
  • the thermal management device 1 can thus include a second device for controlling the circulation of the refrigerant fluid from the compressor 3 to the evapo-condenser 9 or to the second bypass branch A2.
  • This second control device may for example comprise a shut-off valve 21 arranged on the main loop A1 downstream of the third junction point 33, between the third junction point 33 and the sixth junction point 36, and another valve d 'stop 23 disposed on the second branch A2 branch. It is also quite possible to imagine another means such as a three-way valve arranged at the level of the third junction point 33.
  • the thermal management device 1 may also include a third device for controlling the circulation of the refrigerant fluid coming from the second branch branch A2 into the third branch branch A3 and / or towards the compressor 3.
  • the third expansion device 7 can, like the first 13 and second 18 expansion devices, include a stop function.
  • a non-return valve 25 can be arranged on the main branch A1 upstream of the fifth junction point 35, more precisely between the evapo -condenser 9 or the sub-cooler 9 'and said fifth junction point 35.
  • the thermal management device 1 may also include a fourth device for controlling the circulation of the refrigerant fluid coming from the evapo-condenser 9 in the fourth branch branch A4 or towards the fifth junction point 35.
  • This fourth Control device can for example be produced by firstly the expansion devices 7, 13, and 18 having a stop function and secondly by a stop valve 24 arranged on the fourth branch A4 branch. It is also quite possible to imagine another means such as a three-way valve arranged at the seventh junction point 37.
  • the internal condenser 5 can be arranged on the main loop Al, downstream of the compressor 3. More precisely between said compressor 3 and the third junction point 33. In this position , the internal condenser 5 can heat the internal air flow 100 both directly, as illustrated in figure 4, and indirectly, as illustrated in figure 5.
  • the heating, ventilation and air conditioning device 110 includes a flap 120 configured to prevent the internal air flow 100. to pass through the internal condenser 5 or the third heat exchanger 48. This thus allows the thermal management device 1 and in particular the refrigerant fluid circuit A to operate in an operating mode allowing the cooling of the internal air flow 100.
  • the internal condenser 5 can be arranged on the second branch A2 branch.
  • FIG. 6 only part of the first bypass pipe C 1 of the heat transfer fluid circuit B is shown to facilitate understanding. This positioning allows the refrigerant fluid to circulate in the internal condenser 5 only when the second bypass branch A2 is open. Thus, the refrigerant fluid circulates in the internal condenser 5 only in certain operating modes which will be described later.
  • the internal condenser 5 can here heat the internal air flow both directly and indirectly by means of a second loop B2.
  • the refrigerant fluid circuit A can also include an internal heat exchanger 15a, 15b.
  • This internal heat exchanger 15a, 15b comprises a high pressure part 15a disposed downstream of the evapo-condenser 9 and a low pressure part 15b disposed upstream of the compressor 3. More precisely, the high pressure part 15a can be disposed on the main loop Al, between the fifth 35 and the fourth 34 junction point.
  • the low pressure part 15b is for its part arranged on the main loop A1 upstream of the compressor 3, between the eighth junction point 38 and said compressor 3. More precisely, the low pressure part 15b can be placed downstream of the separation device. phase 17 if present.
  • This internal heat exchanger 15a, 15b makes it possible to improve the coefficient of performance of the thermal management device 1 by allowing exchanges of heat energy between the high pressure refrigerant fluid and the low pressure refrigerant fluid.
  • the thermal management device 1 can also include a front face closure device (not shown) disposed upstream of the heat exchangers 9, 9 ', 42 through which the external air flow 200 passes.
  • 'front face closure for example composed of flaps, makes it possible to block the circulation of the external air flow 200 so that it does not pass through these heat exchangers 9, 9', 42, in particular when the vehicle is running.
  • the heat transfer fluid circuit B may include, in addition to the first shut-off valve 75, various elements in order to control circulation of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid circuit B can thus include a non-return valve 71 arranged upstream of the third connection point 53 so as to block a reflux of heat transfer fluid from said third connection point 53.
  • this non-return valve 71 is disposed downstream of the first pump 40 due to the fact that the latter is disposed between the second heat exchanger 42 and the third connection point 53.
  • the first loop B1 can also include a second shut-off valve 73 disposed between the second 52 and the first 51 connection point.
  • This second shut-off valve 73 can be arranged either upstream of the first heat exchanger 41 as in FIG. 4 or else downstream of the latter.
  • FIG. 7 shows an operating mode in which the refrigerant fluid circuit A is in a mode of cooling only the internal air flow 100 via the evaporator 11.
  • the batteries are passively cooled by the heat transfer fluid circuit. B without interaction with the refrigerant circuit A.
  • the refrigerant is first compressed at the level of the compressor 3 and passes into the bifluid condenser 5 in the example illustrated in FIG. 7.
  • the refrigerant does not lose or little heat energy because the shutter 120 is closed.
  • the refrigerant then directly joins the evapo-condenser 9 at which it transfers heat energy to the benefit of the external air flow 200.
  • the refrigerant does not pass through the second bypass branch A2 of the causes the stop valve 23 to be closed. If the internal condenser 5 was placed on this second branch A2 bypass, the refrigerant would not have passed through it.
  • the coolant also does not pass into the third bypass branch A3 because the third expansion device 7 is also closed in the off position.
  • the refrigerant also does not pass into the fourth branch branch A4 because the stop valve 24 is closed.
  • the refrigerant then goes to the sub-cooler 9 ’where it once again gives up heat energy to the external air flow 200.
  • the refrigerant then joins the first expansion device 13 at which it experiences a loss of pressure.
  • the refrigerant here does not pass into the first branch A5 branch because the second expansion device 18 is closed in the off position.
  • the refrigerant fluid passes into the evaporator 11 where it absorbs heat energy from the internal air flow 100.
  • the refrigerant then joins the compressor 3 and passes successively through the phase separation device 17 and the low pressure part 15b of the internal heat exchanger 15a, 15b. At this low pressure part 15b, the low-pressure refrigerant fluid absorbs heat energy from the high-pressure refrigerant fluid passing through the high-pressure part 15a.
  • This third operating mode thus makes it possible to passively cool the batteries and the power electronics without it being necessary to use the refrigerant circuit A.
  • the latter can thus be devoted to cooling the flow of internal air 100 to ensure good occupant comfort.
  • FIG. 8 shows a fourth operating mode in which the refrigerant fluid circuit A is in a cooling mode identical to the third operating mode. This fourth operating mode differs from the third operating mode in that the heat transfer fluid circuit B is in an operating mode identical to that of the second operating mode illustrated in FIG. 2.
  • This fourth operating mode thus makes it possible to passively cool the power electronics without it being necessary to use the refrigerant circuit A.
  • the latter can thus be devoted to cooling the internal air flow 100 to ensure good occupant comfort.
  • the batteries are not cooled here, but the circulation of the heat transfer fluid in the first bypass pipe C1 allows the temperature to be homogenized.
  • This fourth operating mode can for example be used to allow the batteries to reach their optimum operating temperature.
  • Figure 9 shows a fifth mode of operation relatively similar to the fourth mode of operation of Figure 8.
  • This fifth operating mode differs from the fourth operating mode in that the refrigerant circulates in the first branch branch A5. At the first junction point 31, a first portion of the refrigerant fluid is redirected to the first expansion device 13 which it passes through undergoing a pressure loss before passing through the evaporator 11. At the evaporator 11 this first portion of refrigerant absorbs heat energy from the internal air flow 100 before returning to the compressor 3 as for the third and fourth operating modes.
  • a second portion of the refrigerant fluid is redirected to the second expansion device 18 which it passes through undergoing a pressure loss before passing through the bifluid evaporator 19.
  • this second portion of refrigerant fluid absorbs heat energy from the heat transfer fluid circulating in the first bypass pipe C1 before returning to the compressor 3.
  • the first and second portions of refrigerant meet upstream of the compressor 3 at the level of the second junction point 32.
  • the heat transfer fluid follows the same path as in the fourth operating mode with the difference that the heat transfer fluid circulating in the first bypass pipe C 1 does not allow a homogenization of the temperature of the batteries but cooling of the latter due to the fact that the refrigerant of the refrigerant circuit A circulates in the bifluid exchanger 19.
  • Figure 10 shows a sixth mode of operation relatively similar to the third mode of operation of Figure 7.
  • This sixth operating mode differs from the third operating mode in that the refrigerant fluid circulates in the first branch branch A5. At the first junction point 31, a first portion of the refrigerant fluid is redirected to the first expansion device 13 which it passes through undergoing a pressure loss before passing through the evaporator 11. At the evaporator 11 this first portion of refrigerant fluid absorbs heat energy from the internal air flow 100 before returning to the compressor 3 as for the third and fourth operating modes.
  • a second portion of the refrigerant fluid is redirected to the second expansion device 18 which it passes through undergoing a pressure loss before passing through the bifluid evaporator 19.
  • this second portion of refrigerant fluid absorbs heat energy from the heat transfer fluid circulating in the first bypass line C1 before returning to the compressor 3.
  • the first and second portions of refrigerant fluid meet upstream of the compressor 3 at the second junction point 32.
  • the heat transfer fluid follows the same path as in the third operating mode with the difference that the heat transfer fluid also circulates in the first bypass pipe Cl owing to the fact that the second pump 44 is in operation .
  • the heat transfer fluid then circulates in the first bypass pipe C1 and within the first loop B1.
  • the heat energy of the batteries can thus be dissipated in the external air flow 200 as well as absorbed by the refrigerant fluid at the level. of the bifluid exchanger 19.
  • the cooling capacity of the coils is thus enhanced.
  • the heat transfer fluid also circulates in the second bypass line C2
  • the cooling capacity of the power electronics is enhanced.
  • FIG. 11 shows a seventh operating mode in which the refrigerant fluid circuit A is in a heat pump mode.
  • the refrigerant absorbs heat energy at the evapo-condenser 9 and uses it to heat the internal air flow 100 directly or indirectly through the internal condenser 5.
  • the refrigerant fluid is compressed by the compressor 3 and then passes into the internal condenser 5 in order to directly or indirectly heat the internal air flow 100.
  • the refrigerant fluid passes into the second bypass branch A2 due to the fact that the stop valve 21 is closed and the stop valve 23 is open.
  • the coolant necessarily passes through it.
  • the refrigerant then passes from the fourth junction point 34 to the fifth junction point 35 here passing through the high pressure part 15a of the internal heat exchanger 15a, 15b at which it gives up heat energy to the low pressure refrigerant fluid circulating in the low pressure part 15b of said internal heat exchanger 15a, 15b.
  • the refrigerant does not pass through the evaporator 11 nor does it pass into the first branch of derivation A5 due to the fact that the first 13 and second 18 expansion devices are closed in the blocked position.
  • the refrigerant then passes through the third branch branch A3 and passes through the third expansion device 7 at which it experiences a loss of pressure.
  • the refrigerant then passes through the evapo-condenser 9 where it absorbs heat energy from the external air stream 200.
  • the refrigerant passes into the fourth branch branch A4 because the stop valve 24 is open.
  • the refrigerant then joins the compressor 3 and passes successively through the phase separation device 17 and the low pressure part 15b of the internal heat exchanger 15a, 15b.
  • the low pressure refrigerant fluid absorbs heat energy from the high pressure refrigerant fluid passing through the high pressure part 15a.
  • This sixth operating mode thus makes it possible to passively cool the power electronics and to homogenize the temperature of the batteries without it being necessary to use the refrigerant circuit A.
  • the latter can thus be dedicated to heating of the internal air flow 100 to ensure good comfort for the occupants.
  • FIG. 12 shows an eighth operating mode in which the refrigerant circuit is also in heat pump mode.
  • the circulation of the refrigerant fluid is identical to that of the seventh operating mode of FIG. 11 with the difference that at the level of the fourth junction point 34, a first portion of the refrigerant fluid joins the third bypass branch A3, as in the seventh mode of operation, and a second portion of the refrigerant passes into the first bypass branch A5.
  • the second portion of refrigerant fluid passes through the second expansion device 18 undergoing a pressure loss before passing through the bifluid evaporator 19.
  • this second portion of refrigerant absorbs heat energy from the heat transfer fluid circulating in the first bypass line Cl before to return to the compressor 3.
  • the first and second portions of coolant meet upstream of the compressor 3 at the second junction point 32.
  • the first pump 40 is stopped and the second pump 44 is running.
  • the heat transfer fluid is then set in motion by the second pump 44 in the first bypass pipe C1 and joins the second connection point 52.
  • a first portion of the refrigerant fluid rises to the third point of connection 53 and passing through the bidirectional proportional valve 72.
  • This first portion of heat transfer fluid then passes into the second bypass pipe C2 and passes through the third heat exchanger 43 at which it recovers heat energy.
  • the first shut-off valve 75 is opened.
  • the first portion of heat transfer fluid then passes directly from the fourth connection point 54 to the first connection point 51.
  • the two portions of heat transfer fluid meet at the first connection point 51 and pass into the first bypass pipe C1.
  • the heat transfer fluid then passes through the bifluid exchanger 19 before joining the second pump 44.
  • the heat transfer fluid transfers heat energy, which it has recovered at the level of the first 41 and third 43 heat exchangers, to the refrigerant fluid of the refrigerant fluid circuit A.
  • the heat energy recovered at the first 41 and third 43 heat exchangers thus makes it possible to heat the refrigerant fluid in order to subsequently heat the internal air flow 100.
  • the heat transfer fluid does not does not pass through the second heat exchanger therefore the heat energy recovered at the level of the first 41 and third 43 heat exchangers can only be evacuated at the level of the bifluid exchanger 19.
  • external air flow 200 by means for example of a front face closure device or a fan (not shown).
  • the evapo-condenser 9 cannot recover heat energy and therefore only the bifluid exchanger 5 is a source of heat energy for the refrigerant fluid.
  • the external air flow 200 it is also possible to regulate the proportion of heat energy coming from said external air flow 200.
  • FIG. 13 A variant of this eighth operating mode is illustrated in FIG. 13.
  • the heat transfer fluid does not circulate in the second bypass line C2 because the bidirectional proportional valve 72 or the first shut-off valve 75 are closed. Only the batteries via the first heat exchanger 41 supply heat energy to the coolant to transmit it to the coolant.

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Abstract

Dispositif de gestion thermique (1) d'un véhicule automobile électrique ou hybride, comportant un circuit de fluide caloporteur (B) comportant : • une première boucle (B1) comportant une première pompe (40), un premier échangeur de chaleur (41) disposé au niveau de batteries et un deuxième échangeur de chaleur (42), • une première conduite de dérivation (C1) comportant une deuxième pompe (44) aspirant le fluide caloporteur en provenance du premier point de raccordement (51), • une deuxième conduite de dérivation (C2) comportant un troisième échangeur de chaleur (43) disposé au niveau de composants électriques et/ou électroniques tels qu'un moteur électrique et/ou de l'électronique de puissance.

Description

DISPOSITIF DE GESTION THERMIQUE D’UN VÉHICULE AUTOMOBILE ÉLECTRIQUE OU HYBRIDE COMPORTANT UN CIRCUIT DE FLUIDE CALOPORTEUR
[1]L’ invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles électriques ou hybrides et plus particulièrement à un dispositif de gestion thermique de l’habitacle et des batteries.
[2]Les véhicules automobiles électriques ou hybrides actuels comportent de plus en plus souvent un circuit de fluide caloporteur afin de gérer thermiquement les batteries. En effet, afin qu’elles soient les plus efficaces possible, ces batteries doivent rester à une température optimale de fonctionnement. Il est donc nécessaire de les refroidir en utilisation pour ne pas qu’elles dépassent excessivement cette température optimale de fonctionnement. De même, il peut également être nécessaire de chauffer ces batteries, par exemple par temps froid, afin qu’elles atteignent dans un délai le plus court possible cette température optimale de fonctionnement.
[3]I1 est ainsi connu que le circuit de fluide caloporteur comporte un échangeur de chaleur comme un radiateur afin de dissiper de l’énergie calorifique des batteries dans par exemple l’air extérieur et également d’ajouter un élément de chauffage électrique afin de chauffer le fluide caloporteur en cas de besoin.
[4]Cependant, une telle construction peut entraîner une forte consommation énergétique si le véhicule automobile comporte d’autres circuits de gestion thermique, comme par exemple afin de chauffer l’air de l’habitacle, ou encore un circuit de climatisation inversible ou non.
[5]Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un dispositif de gestion thermique amélioré.
[6]La présente invention concerne donc un dispositif de gestion thermique d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique comportant un circuit de fluide caloporteur à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide caloporteur, le circuit de fluide caloporteur comportant :
• une première boucle comportant successivement une première pompe, un premier échangeur de chaleur disposé au niveau de batteries du véhicule automobile électrique ou hybride et un deuxième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air externe,
• une première conduite de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la première boucle en aval du premier échangeur de chaleur avec un deuxième point de raccordement disposé sur la première boucle en amont du premier échangeur de chaleur, ladite première conduite de dérivation comportant une deuxième pompe aspirant le fluide caloporteur en provenance du premier point de raccordement,
• une deuxième conduite de dérivation reliant un troisième point de raccordement, disposé sur la première boucle en amont du deuxième point de raccordement avec un quatrième point de raccordement disposé sur la première boucle en aval du premier point de raccordement, ladite deuxième conduite de dérivation comportant un troisième échangeur de chaleur disposé au niveau de composants électriques et/ou électroniques tels qu’un moteur électrique et/ou de l’électronique de puissance.
[7]Selon un aspect de l’invention, la première boucle comporte une vanne proportionnelle bidirectionnelle disposée entre le troisième et le deuxième point de raccordement.
[8]Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte un circuit de fluide réfrigérant à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant et le circuit de fluide caloporteur étant en communication thermique au moyen d’un évaporateur bifluide disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de fluide caloporteur au niveau la première conduite de dérivation.
[9]Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant est un circuit de climatisation comportant un évaporateur destiné à être traversé par un flux d’air interne connecté en parallèle de G évaporateur bifluide.
[ 10] Se Ion un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant est un circuit de climatisation inversible comportant un condenseur interne destiné à permettre le chauffage du flux d’air interne.
[1 ljSelon un autre aspect de l’invention, le condenseur interne est destiné à être directement traversé par le flux d’air interne.
[12]Selon un autre aspect de l’invention, le condenseur interne est disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur une deuxième boucle à l’intérieur de laquelle est destiné à circuler un fluide caloporteur, ladite deuxième boucle comportant une troisième pompe et un radiateur interne destiné à être traversé par le flux d’air interne.
[13]Selon un autre aspect de l’invention, la deuxième boucle comporte également un dispositif de chauffage électrique du fluide caloporteur disposé en amont du radiateur interne.
[14]Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comporte :
• une boucle principale comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur, un évapo-condenseur destiné à être traversé par un flux d’air externe, un premier dispositif de détente et l’évaporateur interne,
• une première branche de dérivation reliant un premier point de jonction, disposé en amont du premier dispositif de détente, à un deuxième point de jonction disposé en amont du compresseur, ladite première branche de dérivation comportant l’évaporateur bifluide et un deuxième dispositif de détente disposé en amont dudit évaporateur bifluide.
[15]Selon un autre aspect de l’invention :
• la première boucle comporte un premier clapet anti-retour disposé en amont du troisième point de raccordement de sorte à bloquer un reflux de fluide caloporteur en provenance dudit troisième point de raccordement,
• la deuxième conduite de dérivation comporte une première vanne d’arrêt,
• la première boucle comporte une deuxième vanne d’arrêt disposée entre le deuxième et le premier point de raccordement,
• la première conduite de dérivation comporte un deuxième clapet anti-retour de sorte à bloquer un reflux de fluide caloporteur en provenance du deuxième point de raccordement.
[16]Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte un premier dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance de G évapo-condenseur vers le premier dispositif de détente et/ou vers la première branche de dérivation.
[17]Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comporte en outre :
• une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de jonction, disposé sur la boucle principale en aval du compresseur, à un quatrième point de jonction, disposé sur la boucle principale en amont du premier point de jonction,
• une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de jonction, disposé sur la boucle principale en amont du quatrième point de jonction, à un sixième point de jonction, disposé sur la boucle principale en aval du troisième point de jonction, ladite troisième branche de dérivation comportant un troisième dispositif de détente, et
• une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de jonction, disposé sur la boucle principale en amont du cinquième point de jonction, à un huitième point de jonction, disposé sur la boucle principale en amont du deuxième point de jonction.
[18]Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte :
• un deuxième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance du compresseur vers l’évapo-condenseur ou vers la deuxième branche de dérivation,
• un troisième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance de la deuxième branche de dérivation dans la troisième branche de dérivation et/ou vers le compresseur,
• un quatrième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance de l’évapo-condenseur dans la quatrième branche de dérivation ou vers le cinquième point de jonction.
[19]Selon un autre aspect de l’invention, le condenseur interne est disposé sur la boucle principale en aval du compresseur, entre ledit compresseur et le troisième point de jonction.
[20]Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte un volet d’obturation disposé en amont du condenseur interne dans le sens de circulation du flux d’air interne.
[21]Selon un autre aspect de l’invention, le condenseur interne est disposé sur la deuxième branche de dérivation.
[22]Selon un autre aspect de l’invention, la boucle principale comporte en outre un sous-refroidisseur disposé en aval de l’évapo-condenseur.
[23]Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comporte un échangeur de chaleur interne, ledit échangeur de chaleur interne comportant une partie haute pression disposée en aval de l’évapo-condenseur et une partie basse pression disposée en amont du compresseur.
[24]Selon un autre aspect de l’invention, le dispositif de gestion thermique comporte un dispositif d’obturation de face avant disposé en amont des échangeurs de chaleur dans le sens de circulation du flux d’air externe.
[25]D’ autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
[26]La figure 1 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un premier mode de réalisation,
[27]La figure 2 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement,
[28]La figure 3 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement,
[29]La figure 4 est une représentation schématique d’un dispositif de gestion thermique selon un deuxième mode de réalisation,
[30]La figure 5 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique selon un troisième mode de réalisation,
[31]La figure 6 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique selon un quatrième mode de réalisation,
[32]La figure 7 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon un troisième mode de fonctionnement,
[33]La figure 8 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon un quatrième mode de fonctionnement,
[34]La figure 9 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon un cinquième mode de fonctionnement,
[35]La figure 10 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon un sixième mode de fonctionnement,
[36]La figure 11 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon un septième mode de fonctionnement,
[37]La figure 12 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon un huitième mode de fonctionnement, [38]La figure 13 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon une première variante du huitième mode de fonctionnement,
[39]La figure 14 est une représentation schématique du dispositif de gestion thermique de la figure 4 selon une deuxième variante du huitième mode de fonctionnement.
[40]Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
[41]Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
[42]Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.
[43]Dans la présente description, on entend par « placé en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « placé en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide. r441Premier mode de réalisation :
[45]La figure 1 montre un dispositif de gestion thermique 1 d’un véhicule automobile électrique ou hybride selon un premier mode de réalisation. Ce dispositif de gestion thermique 1 comporte notamment un circuit de fluide caloporteur B à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide caloporteur.
[46]Ce circuit de fluide caloporteur B comporte une première boucle B 1 représentée en trait plus épais. Cette première boucle B1 comporte une première pompe 40, un premier échangeur de chaleur 41 et un deuxième échangeur de chaleur 42. Le deuxième échangeur de chaleur 42 est plus particulièrement destiné à être traversé par un flux d’air externe 200. Le premier échanger de chaleur 41 est quant à lui disposé au niveau de batteries du véhicule automobile électrique ou hybride afin de permettre la gestion de la température de ces dernières.
[47]De plus, la première boucle B 1 comporte une première conduite de dérivation Cl reliant un premier point de raccordement 51 avec un deuxième point de raccordement 52. Le premier point de raccordement 51 est disposé sur la première boucle B1 en aval du premier échangeur de chaleur 4L Plus précisément, le premier point de raccordement 51 est ici disposé entre le premier échangeur de chaleur 41 et le deuxième échangeur de chaleur 42. Le deuxième point de raccordement 52 est également disposé sur la première boucle B 1 en amont du premier échangeur de chaleur 41, plus précisément entre le deuxième 42 et le premier 41 échangeur de chaleur.
[48]Cette première conduite de dérivation Cl comporte une deuxième pompe 44 disposée de sorte à aspirer le fluide caloporteur en provenance du premier point de raccordement 51.
[49]La première boucle B 1 comporte en outre une deuxième conduite de dérivation C2 reliant un troisième point de raccordement 53 avec un quatrième point de raccordement 54. Le troisième point de raccordement 53 est disposé sur la première boucle B 1 en amont du deuxième point de raccordement 52, plus précisément entre la première pompe 40 et ledit deuxième point de raccordement 52. Le quatrième point de raccordement 54 est quant à lui disposé sur la première boucle B 1 en aval du premier point de raccordement 51, plus précisément entre ledit premier point de raccordement 51 et le deuxième échangeur de chaleur 42. La deuxième conduite de dérivation C2 comporte un troisième échangeur de chaleur 43 disposé au niveau de composants électriques et/ou électroniques tels qu’un moteur électrique et/ou de l’électronique de puissance.
[50]Comme le montre toujours la figure 1, la première pompe 40 est disposée sur la première boucle B 1 en aval du deuxième échangeur de chaleur 42, entre le deuxième échangeur de chaleur 42 et le troisième point de raccordement 53. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer que cette première pompe 40 soit disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur 42, entre le quatrième point de raccordement 54 et ledit deuxième échangeur de chaleur 42.
[51]La première boucle B1 peut également comporter une vanne proportionnelle bidirectionnelle 72 disposée entre le troisième 53 et le deuxième 52 point de raccordement. Cette vanne proportionnelle bidirectionnelle 72 permet aussi bien la circulation du fluide caloporteur du troisième point de raccordement 53 vers le deuxième point de raccordement 52 que l’inverse. Cette vanne proportionnelle bidirectionnelle 72 permet également de réguler la proportion de fluide caloporteur circulation entre ces deux points de raccordement 53, 52. Cela est particulièrement avantageux afin de réguler le débit de fluide caloporteur circulant dans le premier 41 et le troisième 43 échangeur thermique notamment dans des modes de fonctionnements décrits plus loin dans la présente description.
[52] Afin de réguler d’autant plus la circulation du fluide caloporteur, la deuxième conduite de dérivation C2 peut comporter une première vanne d’arrêt 75. Cette première vanne d’arrêt 75 permet au fluide caloporteur de circuler ou non dans la deuxième conduite de dérivation C2 et donc dans le troisième échangeur de chaleur 43. Cette première vanne d’arrêt 75 peut être disposée indifféremment en amont du troisième échangeur de chaleur 43 comme sur la figure 1 ou bien en aval de ce dernier.
[53]La première conduite de dérivation Cl peut comporter quant à elle un deuxième clapet anti-retour 74 de sorte à bloquer un reflux de fluide caloporteur en provenance du deuxième point de raccordement 52. Ce deuxième clapet anti retour 74 peut notamment être disposé en aval de la deuxième pompe 44, entre ladite deuxième pompe 44 et le deuxième point de raccordement 52 afin de protéger ladite deuxième pompe 44 des reflux de fluide caloporteur.
[54]Grâce à cette architecture, le dispositif de gestion thermique 1 selon ce premier mode de réalisation peut fonctionner selon différents modes de fonctionnement illustrés aux figures 2 et 3.
G551 Premier mode de fonctionnement :
[56]La figure 2 montre par exemple un mode de fonctionnement dans lequel l’énergie calorifique absorbée au niveau du premier échangeur de chaleur 41 ainsi que du troisième échangeur de chaleur 43, est dissipée dans le flux d’air externe 200 au niveau du deuxième échangeur de chaleur 42. [57]Dans ce premier mode de fonctionnement, le fluide caloporteur ne circule pas dans la première conduite de dérivation Cl du fait que la deuxième pompe 44 est à l’arrêt.
[58]Le fluide caloporteur circule dans le premier échangeur de chaleur 41 du fait que la vanne proportionnelle bidirectionnelle 72 est ouverte. Le fluide caloporteur circule dans la deuxième conduite de dérivation C2 et donc dans le troisième échangeur de chaleur 43 du fait que la première vanne d’arrêt 75 est également ouverte.
[59]La vanne proportionnelle bidirectionnelle 72 permet ici de réguler la proportion de fluide caloporteur circulant entre le troisième point de raccordement 53 et le deuxième point de raccordement 52. Cela permet ainsi de réguler le débit de fluide caloporteur et donc la quantité de fluide caloporteur allant vers le premier échangeur de chaleur 41 par rapport à la quantité de fluide caloporteur allant vers le troisième échangeur de chaleur 43. Il est ainsi possible de contrôler les échanges thermiques au niveau du premier 41 et du troisième 43 échangeur de chaleur selon les besoins. mode de fonctionnement :
Figure imgf000011_0001
[61]La figure 3 montre un deuxième mode de fonctionnement dans lequel seule l’énergie calorifique absorbée au niveau du troisième échangeur de chaleur 43 est dissipée au niveau du deuxième échangeur de chaleur 42.
[62]Dans ce deuxième mode de fonctionnement, la vanne proportionnelle bidirectionnelle 72 est fermée afin d’empêcher le fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur 42 de circuler au sein du premier échangeur de chaleur 41. Le fluide caloporteur circule dans la deuxième conduite de dérivation C2 et donc dans le troisième échangeur de chaleur 43 du fait que la première vanne d’arrêt 75 est également ouverte.
[63]Comme le montre la figure 3, du fluide caloporteur peut néanmoins circuler au sein du premier échangeur de chaleur 41 afin d’assurer une homogénéisation de la température des batteries. Pour cela, la deuxième pompe 44 est en marche. Le fluide caloporteur peut ainsi circuler à travers le premier échangeur de chaleur 41 et la première conduite de dérivation Cl. r641Deuxième mode de réalisation :
[65]La figure 4 montre un dispositif de gestion thermique 1 selon un deuxième mode de réalisation. Dans ce deuxième mode de réalisation, on retrouve un circuit de fluide caloporteur B similaire à celui décrit précédemment. Selon ce deuxième mode de réalisation, le dispositif de gestion thermique 1 comporte un circuit de fluide réfrigérant A à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide réfrigérant. Ce circuit de fluide réfrigérant A et le circuit de fluide caloporteur B sont en communication thermique au moyen d’un évaporateur bifluide 19 disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant A et sur le circuit de fluide caloporteur B au niveau la première conduite de dérivation Cl.
[66]Le circuit de fluide réfrigérant A peut notamment être un circuit de climatisation· Le circuit de fluide réfrigérant A comporte alors un évaporateur 11 destiné à être traversé par un flux d’air interne 100 connecté en parallèle de l’évaporateur bifluide 19. Ce flux d’air interne 100 est notamment destiné à rejoindre l’habitacle du véhicule automobile pour le confort du ou des occupants. L’évaporateur 11 peut notamment être disposé au sein d’un dispositif de chauffage, ventilation et climatisation 110 traversé par le flux d’air interne 100.
[67]Le circuit de fluide réfrigérant A peut en outre être un circuit de climatisation inversible. Le circuit de fluide réfrigérant A comporte alors un condenseur interne 5 destiné à permettre le chauffage du flux d’air interne 100.
[68]Selon une première variante illustrée à la figure 4, le condenseur interne 5 peut être destiné à être directement traversé par le flux d’air interne 100. Le condenseur interne 5 peut alors également être disposé dans le dispositif de chauffage, ventilation et climatisation 110, de préférence en aval de
G évaporateur 11 dans le sens de circulation du flux d’air interne 100.
[69] Selon une deuxième variante illustrée à la figure 5, le condenseur interne 5 peut être disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant A et sur une deuxième boucle B2 à l’intérieur de laquelle est destiné à circuler un fluide caloporteur. Sur la figure 5, seule une partie de la première conduite de dérivation Cl du circuit de fluide caloporteur B est représentée pour faciliter la compréhension.
[70]Cette deuxième boucle B2 comporte notamment une troisième pompe 46 ainsi qu’un radiateur interne 48 destiné à être traversé par le flux d’air interne 100. Au même titre que le condenseur interne 5 dans la première variante, dans cette deuxième variante, le radiateur interne 48 peut être disposé dans le dispositif de chauffage, ventilation et climatisation 110, de préférence en aval de
G évaporateur 11 dans le sens de circulation du flux d’air interne 100. [71]La deuxième boucle B2 peut comporter également un dispositif de chauffage électrique 47 du fluide caloporteur disposé en amont du radiateur interne 48. Ce dispositif de chauffage électrique 47 permet de chauffer le fluide caloporteur circulant dans la deuxième boucle B2 afin par exemple de réchauffer le flux d’air interne 100.
[72]Comme illustré sur les figures 4 à 5, le circuit de fluide réfrigérant A peut comporter une boucle principale Al représentée en trait épais. Cette boucle principale Al comporte dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur 3, un évapo-condenseur 9 destiné à être traversé par un flux d’air externe 200, un premier dispositif de détente 13 et l’évaporateur interne 11. La boucle principale Al peut également comporter un sous-refroidisseur 9’ disposé en aval de l’ évapo-condenseur 9. Plus précisément, ce sous refroidisseur 9’ est disposé entre l’ évapo-condenseur 9 et le premier dispositif de détente 13. La boucle principale Al peut comporter en outre un dispositif de séparation de phase 17 en amont du compresseur 3.
[73]Le circuit de fluide réfrigérant A peut comporter également une première branche de dérivation A5 reliant un premier point de jonction 31 à un deuxième point de jonction 32. Le premier point de jonction 31 est disposé en amont du premier dispositif de détente 13, plus précisément entre l’ évapo-condenseur 9 et ledit premier dispositif de détente 13. Si la boucle principale Al comporte un sous-refroidisseur 9’, ce premier point de jonction 31 est en aval de ce dernier. Le deuxième point de jonction 32 est quant à lui disposé en amont du compresseur 3, plus précisément entre l’évaporateur 11 et ledit compresseur 3. Ce deuxième point de jonction 32 peut notamment être disposé en aval du dispositif de séparation de phase 17 s’il est présent. Cette première branche de dérivation A5 comporte l’évaporateur bifluide 19 ainsi qu’un deuxième dispositif de détente 18 disposé en amont dudit évaporateur bifluide 19.
[74]Le dispositif de gestion thermique 1 peut notamment comporter un premier dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance de l’ évapo-condenseur 9 vers le premier dispositif de détente 13 et/ou vers la première branche de dérivation A5. Ce premier dispositif de contrôle peut par exemple être réalisé par les premier 13 et deuxième 18 dispositifs de détente lorsque ces derniers comportent une fonction d’arrêt apte à bloquer le flux de fluide réfrigérant. Il est également possible d’imaginer d’autre moyen comme des vannes d’arrêts ou une vanne trois-voies disposée au niveau du premier point de jonction 31.
[75]Toujours selon les figures 4 à 6 et afin d’être un circuit de climatisation inversible, le circuit de fluide réfrigérant A comporte en outre une deuxième branche de dérivation A2 reliant un troisième point de jonction 33 à un quatrième point de jonction 34. Le troisième point de jonction 33 est notamment disposé sur la boucle principale Al en aval du compresseur 3, plus précisément entre ledit compresseur 3 et l’évapo-condenseur 9. Le quatrième point de jonction 34 est quant à lui disposé sur la boucle principale Al en amont du premier point de jonction 31, plus précisément entre l’évapo-condenseur 9 et ledit premier point de jonction 31. Si la boucle principale Al comporte un sous- refroidisseur 9’, ce quatrième point de jonction 34 est en aval de ce dernier.
[76]Toujours afin d’être un circuit de climatisation inversible, le circuit de fluide réfrigérant A comporte une troisième branche de dérivation A3 reliant un cinquième point de jonction 35 à un sixième point de jonction 36. Le cinquième point de jonction 35 est disposé sur la boucle principale Al en amont du quatrième point de jonction 34, plus précisément entre l’évapo-condenseur 9 et ledit quatrième point de jonction 34. Si la boucle principale Al comporte un sous-refroidisseur 9’, ce cinquième point de jonction 35 est en aval de ce dernier. Le sixième point de jonction 36 est quant à lui disposé sur la boucle principale Al en aval du troisième point de jonction 33, plus précisément entre ledit troisième point de jonction 33 et l’évapo-condenseur 9. Cette troisième branche de dérivation A3 comporte un troisième dispositif de détente 7.
[77]Enfin, toujours afin d’être un circuit de climatisation inversible, le circuit de fluide réfrigérant A comporte une quatrième branche de dérivation A4 reliant un septième point de jonction 37 à un huitième point de jonction 38. Le septième point de jonction 37 est disposé sur la boucle principale Al en amont du cinquième point de jonction 35, plus précisément entre l’évapo-condenseur 9 et ledit cinquième point de jonction 35. Si la boucle principale Al comporte un sous-refroidisseur 9’, ce septième point de jonction 37 est de préférence disposé en amont de ce dernier, entre l'évapo-condenseur 9 et le sous-refroidisseur 9’. Le huitième point de jonction 38 est quant à lui disposé sur la boucle principale Al en amont du deuxième point de jonction 32, plus précisément entre l’évaporateur 11 et ledit deuxième point de jonction 32. De préférence, ce huitième point de jonction 38 est disposé en amont du dispositif de séparation de phase 17 s’il est présent.
[78] Afin de rediriger le flux de fluide réfrigérant et ainsi permettre un fonctionnement selon différents modes de fonctionnement, le dispositif de gestion thermique 1 et plus particulièrement le circuit de fluide réfrigérant A comporte différent dispositifs de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant.
[79]Le dispositif de gestion thermique 1 peut ainsi comporter un deuxième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance du compresseur 3 vers l’évapo-condenseur 9 ou vers la deuxième branche de dérivation A2. Ce deuxième dispositif de contrôle peut comporter par exemple une vanne d’arrêt 21 disposée sur la boucle principale Al en aval du troisième point de jonction 33, entre le troisième point de jonction 33 et le sixième point de jonction 36, et une autre vanne d’arrêt 23 disposée sur la deuxième branche de dérivation A2. Il est également tout à fait possible d’imaginer un autre moyen comme une vanne trois-voies disposée au niveau du troisième point de jonction 33.
[80]Le dispositif de gestion thermique 1 peut comporter également un troisième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance de la deuxième branche de dérivation A2 dans la troisième branche de dérivation A3 et/ou vers le compresseur 3. Pour cela, le troisième dispositif de détente 7 peut, à l’instar des premier 13 et deuxième 18 dispositifs de détente, comporter une fonction d’arrêt. Afin d’éviter les reflux vers l’évapo-condenseur 9 ou le sous- refroidisseur 9’, un clapet anti-retour 25 peut être disposé sur la branche principale Al en amont du cinquième point de jonction 35, plus précisément entre l’évapo-condenseur 9 ou le sous-refroidisseur 9’ et ledit cinquième point de jonction 35.
[81]Le dispositif de gestion thermique 1 peut comporter également un quatrième dispositif de contrôle de la circulation du fluide réfrigérant en provenance de l’évapo-condenseur 9 dans la quatrième branche de dérivation A4 ou vers le cinquième point de jonction 35. Ce quatrième dispositif de contrôle peut par exemple être réalisé par d’une part les dispositifs de détente 7, 13, et 18 ayant une fonction d’arrêt et d’autre part par une vanne d’arrêt 24 disposée sur la quatrième branche de dérivation A4. Il est également tout à fait possible d’imaginer un autre moyen comme une vanne trois-voies disposée au niveau du septième point de jonction 37. [82]Selon une première variante illustrée aux figures 4 et 5, le condenseur interne 5 peut être disposé sur la boucle principale Al, en aval du compresseur 3. Plus précisément entre ledit compresseur 3 et le troisième point de jonction 33. Dans cette position, le condenseur interne 5 peut réchauffer le flux d’air interne 100 aussi bien directement, comme illustré à la figure 4, qu’ indirectement, comme illustré sur la figure 5.
[83]Cependant, du fait que le fluide réfrigérant passe obligatoirement par le condenseur interne 5 selon cette première variante, il est préférable que le dispositif de chauffage, ventilation et climatisation 110 comporte un volet 120 configuré pour empêcher le flux d’air interne 100 de traverser le condenseur interne 5 ou le troisième échangeur de chaleur 48. Cela permet ainsi au dispositif de gestion thermique 1 et notamment au circuit de fluide réfrigérant A de fonctionner dans un mode de fonctionnement permettant le refroidissement du flux d’air interne 100.
[84]Selon une deuxième variante illustrée à la figure 6, le condenseur interne 5 peut être disposé sur la deuxième branche de dérivation A2. Sur la figure 6, seule une partie de la première conduite de dérivation C 1 du circuit de fluide caloporteur B est représentée pour faciliter la compréhension. Ce positionnement permet au fluide réfrigérant de ne circuler dans le condenseur interne 5 que lorsque la deuxième branche de dérivation A2 est ouverte. Ainsi le fluide réfrigérant ne circule dans le condenseur interne 5 que dans certains modes de fonctionnement qui seront décrits plus loin. Il est à noter que comme pour la première variante, le condenseur interne 5 peut ici réchauffer le flux d’air interne aussi bien directement qu’ indirectement au moyen d’une deuxième boucle B2.
[85]Toujours selon les figures 4 à 6, le circuit de fluide réfrigérant A peut également comporter un échangeur de chaleur interne 15a, 15b. Cet échangeur de chaleur interne 15a, 15b comporte une partie haute pression 15a disposée en aval de l’évapo-condenseur 9 et une partie basse pression 15b disposée en amont du compresseur 3. Plus précisément, la partie haute pression 15a peut être disposée sur la boucle principale Al, entre le cinquième 35 et le quatrième 34 point de jonction. La partie basse pression 15b est quant à elle disposée sur la boucle principale Al en amont du compresseur 3, entre le huitième point de jonction 38 et ledit compresseur 3. Plus précisément, la partie basse pression 15b peut être disposée en aval du dispositif de séparation de phase 17 s’il est présent. [86]Cet échangeur de chaleur interne 15a, 15b permet d’améliorer le coefficient de performance du dispositif de gestion thermique 1 en permettant des échanges d’énergie calorifique entre le fluide réfrigérant à haute pression et le fluide réfrigérant à basse pression.
[87]Le dispositif de gestion thermique 1 peut également comporter un dispositif d’obturation de face avant (non représenté) disposé en amont des échangeurs de chaleur 9, 9’, 42 traversés par le flux d’air externe 200. Ce dispositif d’obturation de face avant, par exemple composé de volets, permet de bloquer la circulation du flux d’air externe 200 afin qu’il ne traverse pas ces échangeurs de chaleur 9, 9’, 42, notamment en condition de roulage du véhicule.
[88]Afin de permettre un fonctionnement selon différents modes de fonctionnement lorsque le dispositif de gestion thermique comporte un circuit de fluide réfrigérant Al, le circuit de fluide caloporteur B peut comporter en plus de la première vanne d’arrêt 75 différents élément afin de contrôler la circulation du fluide caloporteur. Le circuit de fluide caloporteur B peut ainsi comporter un clapet anti-retour 71 disposé en amont du troisième point de raccordement 53 de sorte à bloquer un reflux de fluide caloporteur en provenance dudit troisième point de raccordement 53. Dans l’exemple illustré à la figure 1, ce clapet anti retour 71 est disposé en aval de la première pompe 40 du fait que cette dernière est disposée entre le deuxième échangeur de chaleur 42 et le troisième point de raccordement 53.
[89]La première boucle B1 peut également comporter une deuxième vanne d’arrêt 73 disposé entre le deuxième 52 et le premier 51 point de raccordement. Cette deuxième vanne d’arrêt 73 peut être disposée indifféremment en amont du premier échangeur de chaleur 41 comme sur la figure 4 ou bien en aval de ce dernier.
[90]Le dispositif de gestion thermique 1 selon le deuxième mode de réalisation, illustré aux figures 4 à 6, peut ainsi fonctionner selon différents modes de fonctionnement illustré par les exemples des figures 7 à 14. Sur ces figures 7 à 14, seule la variante de la figure 4 est utilisée, Le condenseur interne 5 est ainsi disposé en aval du compresseur 3 et en contact direct avec le flux d’air interne 100. r911Troisième mode de fonctionnement : [92]La figure 7 montre un mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement uniquement du flux d’air interne 100 via l’évaporateur 11. Les batteries sont refroidies passivement par le circuit de fluide caloporteur B sans interaction avec le circuit de fluide réfrigérant A.
[93]Au niveau du circuit de fluide réfrigérant A, le fluide réfrigérant est tout d’abord comprimé au niveau du compresseur 3 et passe dans le condenseur bifluide 5 dans l’exemple illustré à la figure 7. Au niveau du condenseur interne 5 le fluide réfrigérant ne perd pas ou peu d’énergie calorifique du fait que le volet 120 est fermé. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite directement l’évapo-condenseur 9 au niveau duquel il cède de l’énergie calorifique au profit du flux d’air externe 200. Pour ce faire, le fluide réfrigérant ne passe pas par la deuxième branche de dérivation A2 du fait que la vanne d’arrêt 23 est fermée. Si le condenseur interne 5 était disposé sur cette deuxième branche de dérivation A2, le fluide réfrigérant ne l’aurait ainsi pas traversé. Le fluide réfrigérant ne passe pas non plus dans la troisième branche de dérivation A3 du fait que le troisième dispositif de détente 7 est lui aussi fermé en position d’arrêt. A la sortie de l’évapo-condenseur 9 le fluide réfrigérant ne passe pas non plus dans la quatrième branche de dérivation A4 du fait que la vanne d’arrêt 24 est fermée. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le sous-refroidisseur 9’ au niveau duquel il cède une nouvelle fois de l’énergie calorifique au flux d’air externe 200.
[94]Le fluide réfrigérant passe ensuite dans la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b au niveau de laquelle il cède de l’énergie calorifique au fluide réfrigérant basse pression circulant dans la partie basse pression 15b dudit échangeur de chaleur interne 15a, 15b.
[95]Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le premier dispositif de détente 13 au niveau duquel il subit une perte de pression. Le fluide réfrigérant ne passe ici pas dans la première branche de dérivation A5 du fait que le deuxième dispositif de détente 18 est fermé en position d’arrêt. En sortie du premier dispositif de détente 13, le fluide réfrigérant passe dans l’évaporateur 11 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100.
[96]Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3 et passe successivement par le dispositif de séparation de phase 17 et la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b. Au niveau de cette partie basse pression 15b, le fluide réfrigérant basse pression absorbe de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant à haute pression traversant la partie haute pression 15a.
[97] Au niveau du circuit de fluide caloporteur B, la circulation du fluide caloporteur est identique à celle du premier mode de fonctionnement illustré à la figure 2.
[98]Ce troisième mode de fonctionnement, permet ainsi de refroidir passivement les batteries et l’électronique de puissance sans qu’il soit nécessaire d’utiliser le circuit de fluide réfrigérant A. Ce dernier peut ainsi être consacré au refroidissement du flux d’air interne 100 pour assurer un bon confort des occupants.
G991 Quatrième mode de fonctionnement :
[100]La figure 8 montre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode de refroidissement identique au troisième mode de fonctionnement. Ce quatrième mode de fonctionnement diffère du troisième mode de fonctionnement en ce que le circuit de fluide caloporteur B est dans un mode de fonctionnement identique à celui du deuxième mode de fonctionnement illustré à la figure 2.
[101]Ce quatrième mode de fonctionnement, permet ainsi de refroidir passivement l’électronique de puissance sans qu’il soit nécessaire d’utiliser le circuit de fluide réfrigérant A. Ce dernier peut ainsi être consacré au refroidissement du flux d’air interne 100 pour assurer un bon confort des occupants. Les batteries ne sont ici par refroidies mais la circulation du fluide caloporteur dans la première conduite de dérivation Cl permet une homogénéisation de la température. Ce quatrième mode de fonctionnement peut par exemple être utilisé pour permettre aux batteries d’atteindre leur température optimale de fonctionnement.
G 1021Cinquième mode de fonctionnement :
[103]La figure 9 montre un cinquième mode de fonctionnement relativement similaire au quatrième mode de fonctionnement de la figure 8.
[104]Ce cinquième mode de fonctionnement diffère du quatrième mode de fonctionnement en ce que le fluide réfrigérant circule dans la première branche de dérivation A5. Au niveau du premier point de jonction 31, une première portion du fluide réfrigérant est redirigée vers le premier dispositif de détente 13 qu’il traverse en subissant une perte de pression avant de traverser l’évaporateur 11. Au niveau de l’évaporateur 11 cette première portion de fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100 avant de retourner au compresseur 3 comme pour les troisième et quatrièmes modes de fonctionnement.
[105] Au niveau du premier point de jonction 31, une deuxième portion du fluide réfrigérant est redirigée vers le deuxième dispositif de détente 18 qu’il traverse en subissant une perte de pression avant de traverser l’évaporateur bifluide 19. Au niveau de l’évaporateur bifluide 19 cette deuxième portion de fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du fluide caloporteur circulant dans la première conduite de dérivation Cl avant de retourner au compresseur 3. Les première et deuxième portions de fluide réfrigérant se rejoignent en amont du compresseur 3 au niveau du deuxième point de jonction 32.
[106]Concemant le circuit de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur suit le même trajet que dans le quatrième mode de fonctionnement à la différence que le fluide caloporteur circulant dans la première conduite de dérivation C 1 ne permet pas une homogénéisation de la température des batteries mais un refroidissement de ces dernières du fait que le fluide réfrigérant du circuit de fluide réfrigérant A circule dans l’échangeur bifluide 19.
G 1071Sixième mode de fonctionnement :
[108]La figure 10 montre un sixième mode de fonctionnement relativement similaire au troisième mode de fonctionnement de la figure 7.
[109]Ce sixième mode de fonctionnement diffère du troisième mode de fonctionnement en ce que du fluide réfrigérant circule dans la première branche de dérivation A5. Au niveau du premier point de jonction 31, une première portion du fluide réfrigérant est redirigée vers le premier dispositif de détente 13 qu’il traverse en subissant une perte de pression avant de traverser l’évaporateur 11. Au niveau de l’évaporateur 11 cette première portion de fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du flux d’air interne 100 avant de retourner au compresseur 3 comme pour les troisième et quatrièmes modes de fonctionnement.
[110] Au niveau du premier point de jonction 31, une deuxième portion du fluide réfrigérant est redirigée vers le deuxième dispositif de détente 18 qu’il traverse en subissant une perte de pression avant de traverser l’évaporateur bifluide 19. Au niveau de l’évaporateur bifluide 19 cette deuxième portion de fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du fluide caloporteur circulant dans la première conduite de dérivation Cl avant de retourner au compresseur 3. Les première et deuxième portions de fluide réfrigérant se rejoignent en amont du compresseur 3 au niveau du deuxième point de jonction 32.
[111 JConcernant le circuit de fluide caloporteur B, le fluide caloporteur suit le même trajet que dans le troisième mode de fonctionnement à la différence que le fluide caloporteur circule également dans la première conduite de dérivation Cl du fait que la deuxième pompe 44 est en fonctionnement. Le fluide caloporteur circule alors dans la première conduite de dérivation Cl et au sein de la première boucle Bl. L’énergie calorifique des batteries peut ainsi être aussi bien dissipée dans le flux d’air externe 200 qu’absorbée par le fluide réfrigérant au niveau de l’échangeur bifluide 19. La capacité de refroidissement des batteries est ainsi renforcée. De même, si le fluide caloporteur circule également dans la deuxième conduite de dérivation C2, la capacité de refroidissement de l’électronique de puissance est renforcée.
G 1121 Septième mode de fonctionnement :
[113]La figure 11 montre un septième mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant A est dans un mode pompe à chaleur. Dans ce mode pompe à chaleur le fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique au niveau de l’évapo-condenseur 9 et l’utilise pour réchauffer le flux d’air interne 100 directement ou indirectement par l’intermédiaire du condenseur interne 5.
[114]Le fluide réfrigérant est comprimé par le compresseur 3 et passe ensuite dans le condenseur interne 5 afin de réchauffer directement ou indirectement le flux d’air interne 100. Au niveau du troisième point de jonction 33, le fluide réfrigérant passe dans la deuxième branche de dérivation A2 du fait que la vanne d’arrêt 21 est fermée et la vanne d’arrêt 23 est ouverte. Ainsi, que le condenseur interne 5 soit disposé en aval du troisième point de jonction 33 ou sur la deuxième branche de dérivation A2, le fluide réfrigérant le traverse obligatoirement.
[115]Le fluide réfrigérant passe ensuite du quatrième point de jonction 34 au cinquième point de jonction 35 en traversant ici la partie haute pression 15a de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b au niveau de laquelle il cède de l’énergie calorifique au fluide réfrigérant basse pression circulant dans la partie basse pression 15b dudit échangeur de chaleur interne 15a, 15b. Le fluide réfrigérant ne traverse pas l’évaporateur 11 ni ne passe dans la première branche de dérivation A5 du fait que les premier 13 et deuxième 18 dispositifs de détente sont fermés en position de blocage.
[116]Le fluide réfrigérant traverse ensuite la troisième branche de dérivation A3 et traverse le troisième dispositif de détente 7 au niveau duquel il subit une perte de pression. Le fluide réfrigérant passe ensuite par l’évapo-condenseur 9 au niveau duquel il absorbe de l’énergie calorifique au flux d’air externe 200.
[117]En sortie de l’évapo-condenseur 9, le fluide réfrigérant passe dans la quatrième branche de dérivation A4 du fait que la vanne d’arrêt 24 est ouverte. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le compresseur 3 et passant successivement par le dispositif de séparation de phase 17 et la partie basse pression 15b de l’échangeur de chaleur interne 15a, 15b. Au niveau de cette partie basse pression 15b, le fluide réfrigérant basse pression absorbe de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant à haute pression traversant la partie haute pression 15a.
[118] Au niveau du circuit de fluide caloporteur B, la circulation du fluide caloporteur est identique à celle du deuxième mode de fonctionnement illustré à la figure 3.
[119]Ce sixième mode de fonctionnement, permet ainsi de refroidir passivement l’électronique de puissance et d’homogénéiser la température des batteries sans qu’il soit nécessaire d’utiliser le circuit de fluide réfrigérant A. Ce dernier peut ainsi être consacré au chauffage du flux d’air interne 100 pour assurer un bon confort des occupants.
G 1201 Huitième mode de fonctionnement :
[121]La figure 12 montre un huitième mode de fonctionnement dans lequel le circuit de fluide réfrigérant est également en mode pompe à chaleur.
[122]Du point de vue du circuit de fluide réfrigérant A, la circulation du fluide réfrigérant est identique à celle du septième mode de fonctionnement de la figure 11 à la différence qu’au niveau du quatrième point de jonction 34, une première portion du fluide réfrigérant rejoint la troisième branche de dérivation A3, comme dans le septième mode de fonctionnement, et une deuxième portion du fluide réfrigérant passe dans la première branche de dérivation A5. Au sein de la première branche de dérivation A5, la deuxième portion de fluide réfrigérant traverse le deuxième dispositif de détente 18 en subissant une perte de pression avant de traverser l’évaporateur bifluide 19. Au niveau de l’évaporateur bifluide 19 cette deuxième portion de fluide réfrigérant absorbe de l’énergie calorifique du fluide caloporteur circulant dans la première conduite de dérivation Cl avant de retourner au compresseur 3. Les première et deuxième portions de fluide réfrigérant se rejoignent en amont du compresseur 3 au niveau du deuxième point de jonction 32.
[123]Concemant le circuit de fluide caloporteur B, la première pompe 40 est à l’arrêt et la deuxième pompe 44 est en marche. Le fluide caloporteur est alors mis en mouvement par la deuxième pompe 44 dans la première conduite de dérivation Cl et rejoint le deuxième point de raccordement 52. Au niveau du deuxième point de raccordement 52, une première portion du fluide réfrigérant remonte vers le troisième point de raccordement 53 et traversant la vanne proportionnelle bidirectionnelle 72. Cette première portion de fluide caloporteur passe ensuite dans la deuxième conduite de dérivation C2 et traverse le troisième échangeur de chaleur 43 au niveau duquel il récupère de l’énergie calorifique. Pour cela, la première vanne d’arrêt 75 est ouverte. La première portion de fluide caloporteur passe ensuite directement du quatrième point de raccordement 54 au premier point de raccordement 51.
[124]Toujours au niveau du quatrième point de raccordement 54, une deuxième portion de fluide caloporteur est redirigé vers le premier échangeur de chaleur 41 qu’elle traverse en récupérant de l’énergie calorifique. Pour cela, la deuxième vanne d’arrêt 73 est ouverte.
[125]Les deux portions de fluide caloporteur se rejoignent au niveau du premier point de raccordement 51 et passent dans la première conduite de dérivation Cl. Le fluide caloporteur passe alors dans l’échangeur bifluide 19 avant de rejoindre la deuxième pompe 44. Au niveau de l’échangeur bifluide 19, le fluide caloporteur cède de l’énergie calorifique, qu’il a récupéré au niveau des premier 41 et troisième 43 échangeurs de chaleur, au fluide réfrigérant du circuit de fluide réfrigérant A.
[126]L’ énergie calorifique récupérée au niveau des premier 41 et troisième 43 échangeurs de chaleur permet ainsi que réchauffer le fluide réfrigérant afin d’ensuite réchauffer le flux d’air interne 100. Dans ce huitième mode de réalisation, le fluide caloporteur ne passe pas par le deuxième échangeur de chaleur donc l’énergie calorifique récupérée au niveau des premier 41 et troisième 43 échangeurs de chaleur ne peut être évacuée qu’au niveau de l’échangeur bifluide 19. [127]Selon ce huitième mode de fonctionnement, il est également possible de réguler l’origine de l’énergie calorifique destinée à réchauffer le flux d’air interne 100 via l’échangeur bifluide 5. En effet, cela est possible en régulant le flux d’air externe 200 au moyen par exemple d’un dispositif d’obturation de face avant ou d’un ventilateur (non représenté). Si le flux d’air externe 200 est bloqué ou absent, l’évapo-condenseur 9 ne peut récupérer de l’énergie calorifique et donc seul l’échangeur bifluide 5 est une source d’énergie calorifique pour le fluide réfrigérant. En régulant le flux d’air externe 200 on peut également réguler la proportion d’énergie calorifique en provenance dudit flux d’air externe 200.
[128]Une variante de ce huitième mode de fonctionnement est illustrée à la figure 13. Dans cette variante, le fluide caloporteur ne circule pas dans la deuxième conduite de dérivation C2 du fait que la vanne proportionnelle bidirectionnelle 72 ou la première vanne d’arrêt 75 sont fermées. Seules les batteries via le premier échangeur de chaleur 41 fournissent de l’énergie calorifique au fluide caloporteur pour la transmettre au fluide réfrigérant.
[129]Une autre variante de ce huitième mode de fonctionnement est illustrée à la figure 14. Dans cette autre variante, le fluide caloporteur ne circule pas dans le premier échangeur de chaleur 41 du fait que la deuxième vanne d’arrêt 73 est fermée. Seule l’électronique de puissance via le troisième échangeur de chaleur 43 fournie de l’énergie calorifique au fluide caloporteur pour la transmettre au fluide réfrigérant.
[130] Ainsi, on voit bien que l’architecture du dispositif de gestion thermique 1 et notamment celle du circuit de fluide caloporteur B permet une bonne gestion thermique de la température des batteries.

Claims

Revendications
1. Dispositif de gestion thermique (1) d’un véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de gestion thermique (1) comportant un circuit de fluide caloporteur (B) à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide caloporteur, le circuit de fluide caloporteur (B) comportant : une première boucle (B 1) comportant successivement une première pompe (40), un premier échangeur de chaleur (41) disposé au niveau de batteries du véhicule automobile électrique ou hybride et un deuxième échangeur de chaleur (42) destiné à être traversé par un flux d’air externe (200), une première conduite de dérivation (Cl) reliant un premier point de raccordement (51) disposé sur la première boucle (Bl) en aval du premier échangeur de chaleur (41) avec un deuxième point de raccordement (52) disposé sur la première boucle (B 1) en amont du premier échangeur de chaleur (41), ladite première conduite de dérivation (Cl) comportant une deuxième pompe (44) aspirant le fluide caloporteur en provenance du premier point de raccordement (51), une deuxième conduite de dérivation (C2) reliant un troisième point de raccordement (53), disposé sur la première boucle
(Bl) en amont du deuxième point de raccordement (52) avec un quatrième point de raccordement (54) disposé sur la première boucle (Bl) en aval du premier point de raccordement (51), ladite deuxième conduite de dérivation (C2) comportant un troisième échangeur de chaleur (43) disposé au niveau de composants électriques et/ou électroniques tels qu’un moteur électrique et/ou de l’électronique de puissance.
2. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première boucle (Bl) comporte une vanne proportionnelle bidirectionnelle (72) disposée entre le troisième (53) et le deuxième (52) point de raccordement.
3. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un circuit de fluide réfrigérant (A) à l’intérieur duquel est destiné à circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant (A) et le circuit de fluide caloporteur (B) étant en communication thermique au moyen d’un évaporateur bifluide (19) disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (A) et sur le circuit de fluide caloporteur (B) au niveau la première conduite de dérivation (Cl).
4. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant (A) est un circuit de climatisation inversible comportant : un évaporateur (11) destiné à être traversé par un flux d’air interne (100) connecté en parallèle de G évaporateur bifluide (19) et un condenseur interne (5) destiné à permettre le chauffage du flux d’air interne (100).
5. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le condenseur interne (5) est destiné à être directement traversé par le flux d’air interne (100).
6. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le condenseur interne (5) est disposé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (A) et sur une deuxième boucle (B2) à l’intérieur de laquelle est destiné à circuler un fluide caloporteur, ladite deuxième boucle (B2) comportant une troisième pompe (46) et un radiateur interne (48) destiné à être traversé par le flux d’air interne (100).
7. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant (A) comporte : une boucle principale (Al) comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant, un compresseur (3), un évapo-condenseur (9) destiné à être traversé par un flux d’air externe (200), un premier dispositif de détente (13) et l’évaporateur interne (11), une première branche de dérivation (A5) reliant un premier point de jonction (31), disposé en amont du premier dispositif de détente (13), à un deuxième point de jonction (32) disposé en amont du compresseur (3), ladite première branche de dérivation (A5) comportant l’évaporateur bifluide (19) et un deuxième dispositif de détente (18) disposé en amont dudit évaporateur bifluide (19).
8. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente en combinaison avec l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant (A) comporte en outre : une deuxième branche de dérivation (A2) reliant un troisième point de jonction (33), disposé sur la boucle principale (Al) en aval du compresseur (3), à un quatrième point de jonction (34), disposé sur la boucle principale (Al) en amont du premier point de jonction (31), une troisième branche de dérivation (A3) reliant un cinquième point de jonction (35), disposé sur la boucle principale (Al) en amont du quatrième point de jonction (34), à un sixième point de jonction (36), disposé sur la boucle principale (Al) en aval du troisième point de jonction (33), ladite troisième branche de dérivation (A3) comportant un troisième dispositif de détente (7), et une quatrième branche de dérivation (A4) reliant un septième point de jonction (37), disposé sur la boucle principale (Al) en amont du cinquième point de jonction (35), à un huitième point de jonction (38), disposé sur la boucle principale (Al) en amont du deuxième point de jonction (32).
9. Dispositif de gestion thermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que : la première boucle (B 1) comporte un premier clapet anti retour (71) disposé en amont du troisième point de raccordement (53) de sorte à bloquer un reflux de fluide caloporteur en provenance dudit troisième point de raccordement (53), la deuxième conduite de dérivation (C2) comporte une première vanne d’arrêt (75), la première boucle (B 1) comporte une deuxième vanne d’arrêt (73) disposé entre le deuxième (52) et le premier (51) point de raccordement, la première conduite de dérivation (Cl) comporte un deuxième clapet anti-retour (74) de sorte à bloquer un reflux de fluide caloporteur en provenance du deuxième point de raccordement (52).
10. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le condenseur interne (5) est disposé sur la boucle principale (Al) en aval du compresseur (3), entre ledit compresseur (3) et le troisième point de jonction (33).
11. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le condenseur interne (5) est disposé sur la deuxième branche de dérivation (A2).
12. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que la boucle principale (Al) comporte en outre un sous-refroidisseur (9’) disposé en aval de l’évapo- condenseur (9).
13. Dispositif de gestion thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le circuit de fluide réfrigérant (A) comporte un échangeur de chaleur interne (15a, 15b), ledit échangeur de chaleur interne (15a, 15b) comportant une partie haute pression (15a) disposée en aval de l’évapo-condenseur (9) et une partie basse pression (15b) disposée en amont du compresseur (3).
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