FR3128409A1 - Systeme de gestion thermique pour vehicule hybride ou electrique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système de gestion thermique d'un véhicule hybride ou électrique, comportant un circuit (10) de climatisation comportant un échangeur de chaleur bifluide (14) agencé conjointement sur un circuit (12) de fluide caloporteur, le circuit (12) de fluide caloporteur comportant : - une première branche (B1) comportant une première pompe (52), un dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide (14), - une deuxième branche (B2) raccordée directement à la première branche (B1), caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur est configuré de manière que, dans un mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif (54) de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2). Figure pour l'abrégé : Figure 2

Description

SYSTEME DE GESTION THERMIQUE POUR VEHICULE HYBRIDE OU ELECTRIQUE
Domaine technique de l'invention
L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un circuit de gestion thermique pour véhicule automobile hybride ou électrique.
Arrière-plan technique
Dans les véhicules électriques et hybrides, la gestion thermique de l’habitacle est généralement gérée par un circuit de climatisation inversible. Par inversible, on entend que ce circuit de climatisation peut fonctionner dans un mode de refroidissement afin de refroidir l’air à destination de l’habitacle et dans un mode pompe à chaleur afin de réchauffer l’air à destination de l’habitacle. Ce circuit de climatisation inversible peut également comporter une dérivation afin de gérer la température des batteries du véhicule électrique ou hybride. Il est ainsi possible de réchauffer ou refroidir les batteries grâce à la boucle de climatisation inversible. En mode de pompe à chaleur, les calories sont prélevées dans l'air extérieur pour être transmise à un flux d'air interne qui est soufflé dans l'habitacle pour le réchauffer.
Cependant, lorsque la température extérieure est très basse, il n'est pas possible d'utiliser le circuit de climatisation dans un tel mode de pompe à chaleur.
Il est donc connu d'agencer dans le flux d'air interne un dispositif de chauffage électrique qui chauffe directement le flux d'air. Cependant, un tel dispositif de chauffage consomme beaucoup d'énergie. De plus, cela nécessite d'agencer dans le flux d'air un composant supplémentaire ce qui est onéreux et ce qui encombre le véhicule.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un circuit de gestion thermique amélioré.
L'invention propose un système de gestion thermique d'un véhicule hybride ou électrique, le système de gestion thermique comportant un premier circuit de climatisation inversible dans lequel circule un fluide réfrigérant et comportant un échangeur de chaleur bifluide agencé conjointement sur un deuxième circuit de fluide caloporteur, le circuit de climatisation comportant un condenseur pour transmettre des calories à un flux d'air interne,
le circuit de fluide caloporteur comportant :
- une première branche comportant, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une première pompe, un dispositif de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide,
- une deuxième branche dont une extrémité amont est raccordée directement à la première branche en aval de l'échangeur de chaleur bifluide et dont une extrémité aval est raccordée directement à la première branche en amont de la première pompe,
caractérisé en ce que le circuit de fluide caloporteur est configuré de manière que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à la première pompe par la deuxième branche, le dispositif de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide étant actifs.
Selon un autre aspect de l'invention, dans la première branche, l'échangeur de chaleur bifluide est agencé directement en aval du dispositif de chauffage du fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l'invention, outre la première pompe, le dispositif de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide, la première branche ne comporte aucun autre dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l'invention, la deuxième branche ne comporte aucun dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l'invention, la deuxième branche comporte un vase d'expansion du fluide caloporteur.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une troisième branche qui est raccordée à la première branche en parallèle à la première pompe et au dispositif de chauffage, et qui comporte, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une deuxième pompe et un échangeur de chaleur "machines électriques", qui permet l'échange de chaleur entre de l'électronique de puissance et/ou un moteur électrique du véhicule et le fluide caloporteur, une extrémité amont de la troisième branche étant raccordée à la deuxième branche et une extrémité aval de la troisième branche étant raccordé à la première branche en amont de l'échangeur de chaleur bifluide.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un deuxième mode de chauffage du flux d'air interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche circule en boucle fermée dans la deuxième pompe, dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" puis dans l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à la deuxième pompe par la deuxième branche, l'échangeur de chaleur bifluide étant actif.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un troisième mode de chauffage du flux d'air interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans l'échangeur de chaleur bifluide, en état actif, passe dans la deuxième branche puis est divisé en deux flux circulants simultanément :
- dans la première pompe, dans le dispositif de chauffage électrique et dans l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à l'échangeur de chaleur bifluide ;
- dans la deuxième pompe, dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" et dans l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à l'échangeur de chaleur bifluide.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une quatrième branche équipée d'un échangeur de chaleur "batteries", qui est configuré pour permettre l'échange de chaleur entre des batteries du véhicule et le fluide caloporteur, la quatrième branche comportant une extrémité amont qui est raccordée à la première branche en aval de l'échangeur de chaleur bifluide et une extrémité aval qui est raccordée à la deuxième branche.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un quatrième mode de chauffage du flux d'air interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche circule en boucle fermée dans la première pompe, dans le dispositif de chauffage électrique, dans l'échangeur de chaleur bifluide et dans l'échangeur de chaleur "batteries" avant de revenir à la première pompe par la deuxième branche, l'échangeur de chaleur bifluide étant actif.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une cinquième branche équipée d'un radiateur agencé dans un flux d'air externe, la cinquième branche étant raccordée à la première branche en parallèle à la deuxième branche.
Selon un autre aspect de l'invention, caractérisé en ce que la cinquième branche comporte une extrémité amont qui est raccordée à la quatrième branche en aval de l'échangeur de chaleur "batteries" et une extrémité aval qui est raccordée à la première branche en amont de la première pompe.
Selon un autre aspect de l'invention, l'extrémité aval de la cinquième branche est raccordée à la troisième branche en amont de la deuxième pompe.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte une sixième branche qui comporte une extrémité amont qui est raccordée à la troisième branche en aval de l'échangeur de chaleur "machines électriques" et une extrémité aval qui est raccordée à la cinquième branche en amont du premier radiateur.
Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de fluide caloporteur comporte un dispositif de redirection du fluide caloporteur qui comporte uniquement trois vannes à trois voies :
- une première vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la première branche avec la deuxième branche et avec la quatrième branche ;
- une deuxième vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la troisième branche avec la sixième branche ;
- une troisième vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la cinquième branche avec la quatrième branche.
Selon un autre aspect de l'invention, dans chacun des modes de chauffage, l'échangeur de chaleur bifluide remplit, dans le circuit de climatisation, la fonction d'évaporateur du fluide réfrigérant.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement du système réalisé selon les enseignements de l'invention, caractérisé en ce que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide avant de revenir à la première pompe par la deuxième branche, le dispositif de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide étant actifs.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés décrits succinctement ci-dessous.
La est une vue schématique qui représente un circuit de climatisation qui équipe le système de gestion thermique réalisé selon les enseignements de l'invention.
La est une vue schématique qui représente un circuit de fluide caloporteur qui équipe le système de gestion thermique réalisé selon les enseignements de l'invention et qui est destiné à fonctionner en coopération avec le circuit de climatisation de la .
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant dans un premier mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant dans un deuxième mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant dans un troisième mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant dans un quatrième mode de chauffage d'un flux d'air interne.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant dans un mode de refroidissement passif de batteries du véhicule.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant dans un mode de refroidissement passif des batteries et d'un moteur électrique et/ou de l'électronique de puissance du véhicule.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant dans un mode de chauffage des batteries avec ou sans chauffage d'un flux d'air interne.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant simultanément dans le premier mode de chauffage du flux d'air interne et dans un mode de refroidissement passif de l'électronique de puissance et/ou du moteur électrique.
La est une vue du circuit de fluide caloporteur de la fonctionnant simultanément dans le quatrième mode de chauffage du flux d'air interne et/ou de la batterie et dans le mode de refroidissement passif de l'électronique de puissance et/ou du moteur électrique.

Claims (15)

  1. Système de gestion thermique d'un véhicule hybride ou électrique, le système de gestion thermique comportant un premier circuit (10) de climatisation inversible dans lequel circule un fluide réfrigérant et comportant un échangeur de chaleur bifluide (14) agencé conjointement sur un deuxième circuit (12) de fluide caloporteur, le circuit (10) de climatisation comportant un condenseur (20) pour transmettre des calories à un flux d'air (Fi) interne,
    le circuit (12) de fluide caloporteur comportant :
    - une première branche (B1) comportant, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une première pompe (52), un dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide (14),
    - une deuxième branche (B2) dont une extrémité amont est raccordée directement à la première branche (B1) en aval de l'échangeur de chaleur bifluide (14) et dont une extrémité aval est raccordée directement à la première branche (B1) en amont de la première pompe (52),
    caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur est configuré de manière que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif (54) de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2), le dispositif (54) de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actifs.
  2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que dans la première branche (B1), l'échangeur de chaleur bifluide (14) est agencé directement en aval du dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur.
  3. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, outre la première pompe (52), le dispositif (54) de chauffage du fluide caloporteur et l'échangeur de chaleur bifluide (14), la première branche (B1) ne comporte aucun autre dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
  4. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième branche (B2) ne comporte aucun dispositif susceptible de modifier sensiblement la quantité de chaleur accumulée par le fluide caloporteur.
  5. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième branche (B2) comporte un vase (60) d'expansion du fluide caloporteur.
  6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte une troisième branche (B3) qui est raccordée à la première branche (B1) en parallèle à la première pompe (52) et au dispositif (54) de chauffage, et qui comporte, selon le sens de circulation du fluide caloporteur, une deuxième pompe (64) et un échangeur de chaleur "machines électriques" (66), qui permet l'échange de chaleur entre de l'électronique de puissance et/ou un moteur électrique du véhicule, d'une part, et le fluide caloporteur, d'autre part, une extrémité amont de la troisième branche (B3) étant raccordée à la deuxième branche (B2) et une extrémité aval de la troisième branche (B3) étant raccordé à la première branche (B1) en amont de l'échangeur de chaleur bifluide (14).
  7. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un deuxième mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche (B2) circule en boucle fermée dans la deuxième pompe (64), dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" (66) puis dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la deuxième pompe (64) par la deuxième branche (B2), l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actif.
  8. Système selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un troisième mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans l'échangeur de chaleur bifluide (14), en état actif, passe dans la deuxième branche (B2) puis est divisé en deux flux circulants simultanément :
    - dans la première pompe (52), dans le dispositif (54) de chauffage électrique et dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à l'échangeur de chaleur bifluide (14) ;
    - dans la deuxième pompe (64), dans l'échangeur de chaleur "machines électriques" (66) et dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à l'échangeur de chaleur bifluide (14).
  9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte une quatrième branche (B4) équipée d'un échangeur de chaleur "batteries" (68), qui est configuré pour permettre l'échange de chaleur entre des batteries du véhicule et le fluide caloporteur, la quatrième branche (B4) comportant une extrémité amont qui est raccordée à la première branche (B1) en aval de l'échangeur de chaleur bifluide (14) et une extrémité aval qui est raccordée à la deuxième branche (B2).
  10. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur est configuré pour fonctionner dans un quatrième mode de chauffage du flux d'air (Fi) interne dans lequel la totalité du fluide caloporteur passant dans la deuxième branche (B2) circule en boucle fermée dans la première pompe (52), dans le dispositif (54) de chauffage électrique, dans l'échangeur de chaleur bifluide (14) et dans l'échangeur de chaleur "batteries" (68) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2), l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actif et le dispositif (54) de chauffage électrique étant inactif.
  11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte une cinquième branche (B5) équipée d'un radiateur (72) agencé dans un flux d'air (Fe) externe, la cinquième branche (B5) étant raccordée à la première branche (B1) en parallèle à la deuxième branche (B2).
  12. Système selon la revendication précédente prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la cinquième branche (B5) comporte une extrémité amont qui est raccordée à la quatrième branche (B4) en aval de l'échangeur de chaleur "batteries" (68) et une extrémité aval qui est raccordée à la première branche (B1) en amont de la première pompe (52).
  13. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 12 en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte une sixième branche (B6) qui comporte une extrémité amont qui est raccordée à la troisième branche (B3) en aval de l'échangeur de chaleur "machines électriques" (66) et une extrémité aval qui est raccordée à la cinquième branche (B5) en amont du premier radiateur (72).
  14. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit (12) de fluide caloporteur comporte un dispositif de redirection du fluide caloporteur qui comporte uniquement trois vannes à trois voies :
    - une première vanne à trois voies (78) étant agencée en un point de raccordement de la première branche (B1) avec la deuxième branche (B2) et avec la quatrième branche (B4) ;
    - une deuxième vanne à trois voies (80) étant agencée en un point de raccordement de la troisième branche (B3) avec la sixième branche (B6) ;
    - une troisième vanne à trois voies étant agencée en un point de raccordement de la cinquième branche (B5) avec la quatrième branche (B4).
  15. Procédé de fonctionnement d'un système réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans un premier mode de chauffage du flux d'air 'Fi) interne, la totalité du fluide caloporteur passant à travers le dispositif (54) de chauffage passe ensuite à travers l'échangeur de chaleur bifluide (14) avant de revenir à la première pompe (52) par la deuxième branche (B2), le dispositif (54) de chauffage et l'échangeur de chaleur bifluide (14) étant actifs.
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