WO2019048785A1 - Circuit de fluide refrigerant comprenant un circulateur - Google Patents
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Definitions
- the field of the present invention is that of refrigerant circuits for a cooling installation of an engine of a vehicle powered at least partly electrically.
- thermodynamic system to cool its engine and change the aeraulic conditions inside its cabin.
- This thermodynamic system operates through two circuits, one where a refrigerant circulates, the other where circulates a coolant.
- each of the circuits there is one or more heat exchangers, caused to transfer calories between induced air and the fluids circulating within the circuits.
- the refrigerant circuit makes it possible to modify the temperature of the air inside its passenger compartment, the coolant circuit having the purpose of reducing the temperature of the engine.
- These circuits are either independent or connected to each other by a common heat exchanger. Most elements of the thermodynamic system are installed in the engine compartment of the vehicle.
- the efficiency of the system is limited by the amount of air that can circulate through the various heat exchangers that make up the system. Due to the number of heat exchangers included in each circuit, the air can hardly circulate, which induces pressure drops and reduces the efficiency of the assembly.
- An object of the present invention is to provide a novel refrigerant circuit architecture for removing the coolant circuit. This removal reduces the number of elements installed in the engine compartment, improving the performance of the refrigerant circuit and thus the performance of the entire installation.
- An object of the present invention is a refrigerant circuit for an at least partly electric powered vehicle, comprising at least a first sub-circuit in which at least one compressor, a first heat exchanger and a first expansion device are arranged. a second sub-circuit in which is arranged at least a second expansion member and a second heat exchanger adapted to be associated with a vehicle power train, a third heat exchanger common to the first sub-circuit and the second sub circuit, the circuit comprising a circulator configured to generate a rise in the pressure of the refrigerant of between 1 and 3 bar.
- the circulator and its ability to generate a rise in the pressure of the refrigerating fluid of between 1 and 3 bars makes it possible to compensate the pressure losses associated with the circulation of the refrigerant fluid within the circuit and thus exploit the performance of the third heat exchanger, without extensively appealing to the expansion members and the compressor, which limits the consumption of the circuit.
- the refrigerant circuit thus arranged makes it possible to dispense with the coolant circuit, and thus limit the number of elements.
- the limitation of the number of elements simplifies the design and integration of the refrigerant circuit within the vehicle, while limiting its weight. As a result, air can circulate more easily within the engine compartment, barge losses are drastically reduced without affecting the efficiency and performance of the system.
- the refrigerant circuit according to the invention advantageously comprises at least one of the following characteristics taken alone or in combination: the circulator is arranged to admit the refrigerant in the gaseous state or substantially gaseous.
- gaseous means that the circulator is arranged to admit the refrigerant comprising a liquid fraction less than 5% by volume of the refrigerant,
- the circulator is arranged to admit the refrigerant fluid at a pressure of between 10 and 25 bar,
- the circulator is disposed within the second sub-circuit.
- the circulator is arranged within the common part,
- the circulator is arranged downstream of the second comb feeder, according to the direction of circulation of the coolant.
- the circulator is arranged to compensate for the loss of pressure caused by the passage of the refrigerant fluid in the second comb feeder,
- the second écangeur is associated with a tensile tread of the vébicule, that is to say it is configured to allow the exchange of calories between the refrigerant circulating in the second sub-circuit and the air circulated in or around an element of the vein pulling beam,
- the second comb feeder is arranged downstream of the second expansion member, the second comb feeder is arranged between the second expansion member and the circulator,
- the third comb feeder is configured to heat the flow of air passing through it.
- the third heat exchanger thus has the additional effect of cooling the coolant present in the third heat exchanger.
- the third heat exchanger is thus used as a condenser.
- the third heat exchanger is arranged to operate according to the previous description, as a condenser, or as an evaporator, that is to say that it is configured to cool the air flow therethrough.
- the third heat exchanger thus has the additional effect of heating the fluid present in the third heat exchanger,
- the first heat exchanger is configured to cool the flow of air therethrough.
- the first heat exchanger thus has the additional effect of heating the fluid present in the first heat exchanger.
- the first heat exchanger is thus used as an evaporator.
- the first heat exchanger may for example be a tube exchanger, a spiral heat exchanger or a plate heat exchanger
- the second heat exchanger is configured to cool the flow of air therethrough.
- the second heat exchanger thus has the additional effect of heating the fluid present in the second heat exchanger.
- the second heat exchanger is thus used as a boiler.
- the second heat exchanger may for example be a tube exchanger, a spiral exchanger or a plate heat exchanger,
- the circuit comprises at least one connecting portion of the first subcircuit and the second subcircuit.
- the circuit comprises a fourth heat exchanger common to the first sub-circuit and the second sub-circuit.
- the fourth heat exchanger is configured to heat the flow of air therethrough.
- the fourth heat exchanger thus has the additional effect of cooling the refrigerant present in the fourth heat exchanger.
- the fourth heat exchanger is thus used as internal condenser,
- the circuit comprises at least one detent member. At least one expansion element is common to the first sub-circuit and the second sub-circuit,
- the fourth heat exchanger and the expansion element common to the first sub-circuit and the second sub-circuit are arranged on a branch of the common circuit which can be bypassed,
- the first sub-circuit comprises an accumulator, called a "drying bottle", arranged to retain a fraction of the coolant in the liquid state, to prevent the deterioration of the compressor by fluid in the liquid state, and arranged to retain the molecules of water possibly present in the refrigerant circuit,
- the compressor is an electric compressor.
- An electric compressor comprises an electric motor driving a compression device.
- the electric motor and the compression device are arranged in a common housing, at least one expansion element is controlled, for example electronically, to pass the refrigerant from a first pressure to a second pressure lower than the first pressure.
- the invention also relates to the use of the refrigerant circuit described above for cooling at least one element of an electric motor of the vehicle.
- the refrigerant circuit is used for cooling at least one element of the vehicle power electronics.
- the refrigerant circuit is used for the heat treatment of a passenger compartment of a vehicle.
- the invention also relates to a vehicle equipped with the refrigerant circuit as described above.
- FIG. 1 is a schematic illustration of a refrigerant circuit according to a first embodiment of the invention
- FIG. 2 is a schematic illustration of a refrigerant circuit according to a second embodiment of the invention.
- FIG. 3 is a schematic illustration of a refrigerant circuit according to a third embodiment of the invention.
- FIG. 4 is a schematic illustration of a refrigerant circuit according to a fourth embodiment of the invention.
- FIG. 5 is a schematic illustration of a refrigerant circuit according to a fifth embodiment of the invention.
- FIG. 6 is a schematic illustration of the refrigerant circuit according to the fifth embodiment of the invention, in a first mode of operation
- FIG. 7 is a schematic illustration of the refrigerant circuit according to the fifth embodiment of the invention.
- FIG. 8 is a schematic illustration of the refrigerant circuit according to the fifth embodiment of the invention, in a third mode of operation
- FIG. 9 is a diagrammatic illustration of the circuit of FIG. refrigerant according to the fifth embodiment of the invention, in a fourth mode of operation.
- upstream and downstream are used to describe the arrangement of a component with respect to the direction of flow of a fluid considered.
- the arrangement of the constituent elements of a fluid circuit is given with respect to the direction of circulation of this fluid in the circuit.
- An element described below as being situated between two other elements does not mean that the element is physically between the two others, but that the fluid first passes through one of the two elements before passing through the element. considered.
- first element or second element as well as first parameter and second parameter or else first criterion and second criterion, etc.
- first criterion and second criterion etc.
- it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria close but not identical.
- This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion with respect to another, and it is easy to interchange such denominations without departing from the scope of the present description.
- This indexing does not imply either an order in time for example to appreciate this or that criterion.
- This refrigerant circuit is composed of a first sub-circuit 120, a second sub-circuit 140 and a common part 160 to the first sub-circuit 120 and the second sub-circuit 140.
- the first sub-circuit 120 comprises a compressor 122, a first heat exchanger 124 and a first expansion member 126.
- the refrigerant circulates within the first sub-circuit 120 so as to successively pass through the first expansion member 126, the first heat exchanger 124 and the compressor 122.
- the first heat exchanger 124 is a heat exchanger between the refrigerant flowing through and a flow of air.
- the first heat exchanger 124 is used as an evaporator, that is to say that it heats the refrigerant while cooling and drying the air flow.
- the refrigerant fluid circulating in the first sub-circuit 120 when it leaves the first heat exchanger 124 and before passing into the compressor 122, is in gaseous form.
- the first sub-circuit 120 further comprises a valve 128, arranged to allow or prohibit the circulation of the refrigerant fluid within the first sub-circuit 120.
- the valve 128 is disposed upstream of the first expansion member 126, between the first organ 126 and the common part 160. This valve 128 is controlled electronically, for example by a central control unit of the vehicle.
- the first sub-circuit 120 also comprises a first non-return valve 130 arranged upstream of the compressor 122, between the compressor 122 and the first heat exchanger 124.
- the first check valve 130 is arranged to allow the flow of refrigerant in one direction, thereby preventing the refrigerant from refluxing under the effect of pressure variations within the circuit.
- the first non-return valve 130 is chosen from the usual types of non-return valves.
- the other non-return valves described below have the same function, and may be of the same type as the first non-return valve 130 or of a different type.
- the second sub-circuit 140 comprises a second expansion member 142, a second heat exchanger 144 and a circulator 146.
- the second heat exchanger 144 is a heat exchanger between the refrigerant flowing through and a flow of air.
- the second heat exchanger 144 is associated with at least one element of the electric motor of the vehicle.
- Such an element of the electric motor is an element of an electric traction system of the vehicle, for example the electric propulsion motor of the vehicle and / or the power components supplying said motor and called, for example, power electronics module or else one or more batteries of the vehicle.
- the second heat exchanger 144 is used as the cooler of the element of the electric motor, that is to say that it heats the cooling fluid while cooling the flow of air subsequently circulated around or in this element of the electric motor, therefore lowering its temperature. During its passage through the second heat exchanger 144, the refrigerant evaporates. The refrigerant fluid at the outlet of the second heat exchanger 144 is totally gaseous or essentially gaseous.
- the circulator 146 is a device arranged to increase the pressure of the refrigerant circulating therein, between its inlet into the circulator 146, downstream of the second heat exchanger 144 and its outlet from the circulator 146.
- the refrigerant circulates in this circulator under strictly or essentially gaseous form.
- the circulator 146 can thus be a vane or screw circulator.
- the refrigerant pressure increase between the inlet and the outlet of the circulator 146 is low, that is to say it is between 0.5 and 5 bar.
- the space available within the circulator 146 for the circulation and compression of the refrigerant is provided to allow and promote this slight increase in pressure.
- the circulator 146 is in particular arranged to accept the inlet of the refrigerant fluid within it, at an intermediate pressure, that is to say a pressure of between 10 and 20 bars.
- the second sub-circuit 140 also comprises a second non-return valve 148 arranged downstream of the circulator 146, between the circulator 146 and the common part 160.
- the common part 160 to the first sub-circuit 120 and the second sub-circuit 140 comprises a third heat exchanger 162.
- This third heat exchanger 162 is a heat exchanger between the refrigerant flowing through and a flow of air.
- the third heat exchanger 162 is used as a condenser, that is to say that the refrigerant circulating therein will transfer calories to the air flow, allowing heat to be released from the cooling fluid by transferring it to the flow of heat. ducted air in this condenser.
- the different elements and sub-circuits are connected to each other by pipes 102.
- the refrigerant flowing in the refrigerant circuit 100 takes the common part 160 and then flows into the first sub-circuit 120 and / or the second sub-circuit 140.
- the refrigerant fluid changes state, passing from the liquid state to the gaseous state and vice versa. More particularly, the refrigerant circulates in the common portion 160 upstream of the third heat exchanger 162 in gaseous form. During its passage through the third heat exchanger 162, the refrigerant fluid is liquefied, and then circulates in the remainder of the common part 160 in liquid form, before being directed into the first sub-circuit 120 and / or the second sub-circuit 140.
- the refrigerant circulates in liquid form before it passes through the first expansion member 126.
- the refrigerant fluid expanded by the first expansion member 126 decreases its pressure, and remains in the liquid state before to circulate in the first heat exchanger 124.
- the refrigerant passes to the gaseous state.
- the refrigerant is then compressed by the compressor 122 and sent to the common part 160.
- the refrigerant is slightly expanded by the second expansion member 142, before circulating in the second heat exchanger 144 ⁇
- the heat transfer undergone within the second heat exchanger 144 brings the fluid refrigerant in a gaseous or substantially gaseous state at the outlet of the second heat exchanger.
- the refrigerant in this state is then compressed by the circulator 146, with a slight pressure jump of 1 to 3 bars, and then sent to the common part 160.
- FIG. 2 shows a second embodiment of the refrigerant circuit according to the invention, said second circuit 200.
- the second refrigerant circuit 200 comprises a first sub-circuit 220, a second sub-circuit 240 and a common part 260. These different components comprise the same elements as the refrigerant circuit shown in FIG. additional elements added.
- the first sub-circuit 220 comprises a compressor 222, a first heat exchanger 224, a first expansion member 226, a first valve 228 and a first non-return valve 230.
- the first sub-circuit 220 further comprises an accumulator 232, called a "drying bottle", arranged to retain a fraction of the coolant fluid in the liquid state, to prevent the compressor 222 from deteriorating by fluid in the liquid state, and arranged to retain the water molecules possibly present in the refrigerant circuit.
- the accumulator 232 is also arranged to fulfill the role of reserve of refrigerant for the refrigerant circuit. This reserve is designed to manage the circulating mass of refrigerant fluid in the refrigerant circuit. Thus, when the load of the heat treatment system is small, the mass of coolant circulating in the refrigerant circuit is low, the accumulator 232 is configured to store the excess refrigerant.
- the refrigerant reserve also makes it possible to overcome any leaks that the system may experience.
- the first valve 228 is arranged upstream of the first expansion member 226.
- the first expansion member 226 is arranged between the first valve 228 and the first heat exchanger 226.
- the accumulator 232 is arranged downstream of the first heat exchanger 224.
- the compressor 222 is arranged downstream of the accumulator 232, between the accumulator 232 and the first non-return valve 230.
- the second sub-circuit 240 comprises a second heat exchanger 244, a second expansion element 242, a circulator 246 and a second non-return valve 248.
- the second organ of The second heat exchanger 244 is arranged upstream of the second non-return valve 248.
- the second non-return valve 248 is arranged upstream of the circulator 246.
- the circulator 246 is arranged in such a way that the pressure increase of the refrigerant between the inlet and the outlet of the circulator 246 is small, that is to say between 0.5 and 5 bars. .
- the second circuit 200 differs from the first circuit 100 previously described, in particular in that a portion 204 for connecting the two sub-circuits is arranged between the first sub-circuit 220 and the second sub-circuit 240.
- This portion 204 comprises a second valve 206.
- the connecting portion 204 is connected to the first sub-circuit 220 between the first heat exchanger 224 and the accumulator 232, and the second sub-circuit 240 between the second heat exchanger 244 and the second check valve 248.
- the second valve 206 allows or prohibits the passage of the refrigerant at the outlet of the second heat exchanger 244 to the accumulator 232 and the compressor 222.
- the portion 204 for connecting the two sub-circuits allows the refrigerant to pass from the second sub-circuit 240 to the first sub-circuit 220.
- the common part 260 comprises a third heat exchanger 262.
- the third heat exchanger 262 is here used as a condenser, that is to say that it cools the refrigerant by heat transfer to a flow of heat. ducted air through the third heat exchanger 262.
- the common portion 260 further comprises a bypass portion 270.
- the common portion 260 comprises a fourth heat exchanger 266 and a third expansion member 264 ⁇
- the third expansion member 264 is arranged downstream of the fourth heat exchanger 266.
- the Bypass portion 270 comprises a third valve 268 arranged to allow or not the passage of the refrigerant through the fourth heat exchanger 266 and the third expansion member 264 ⁇
- the common part 260 and the elements that it comprises are arranged to allow to increase the thermal performance of the loop, in particular by the action of the fourth heat exchanger 266.
- FIG. 3 illustrates a third embodiment of the refrigerant circuit according to the invention.
- a refrigerant circuit according to this example, said third circuit 300 comprises a first sub-circuit 320, a second sub-circuit 340 and a common part 360. These various components comprise the same elements as the refrigerant circuit exposed to the Figure 2, some additional elements added to it.
- the first sub-circuit 320 comprises a compressor 322, a first heat exchanger 324, a first expansion member 326, a first non-return valve 328 and an accumulator 332.
- the first subcircuit includes a second check valve 338, a third check valve 336 and a plate heat exchanger 334.
- the plate heat exchanger 334 is arranged upstream of the first expansion member 326.
- the first heat exchanger 324 is arranged downstream of the first expansion member 326.
- the accumulator 332 is arranged downstream of the first heat exchanger 324 ⁇
- a first branch 327 of the first sub-circuit 320 is arranged downstream of the accumulator 332. This first branch 327 connects the first sub-circuit 320 to the common part 360, and includes the second Non-return valve 338.
- a second branch 329 of the first sub-circuit 320 is arranged downstream of the accumulator 332. This second branch 329 comprises the plate heat exchanger 334.
- the first non-return valve 328 is arranged in downstream of the plate heat exchanger 334 ⁇
- the compressor 322 is arranged downstream of the first non-return valve 328.
- a third non-return valve 336 is arranged downstream of the compressor 322.
- the plate heat exchanger 334 is arranged to allow heat exchange between the refrigerant at a first point of the circuit and the refrigerant at a second point of the circuit.
- the plate heat exchanger 334 thus comprises a first input associated with a first output, and a second input associated with a second output.
- the plate heat exchanger 334 is thus arranged to decrease the temperature of the fraction of the hottest refrigerant fluid, and to increase the temperature of the fraction of the coldest refrigerant fluid, in spaces separated from each other. 'other.
- the second sub-circuit 340 comprises a second heat exchanger 344 and a second expansion member 342.
- the second expansion member 342 is arranged upstream of the second heat exchanger 344.
- a connecting portion 304 of the two sub-circuits is disposed between the first sub-circuit 320 and the second sub-circuit 340.
- This portion 304 comprises a first three-way valve 306.
- the connecting portion 304 connects the first sub-circuit 320 between the first heat exchanger 324 and the accumulator 332, and the second sub-circuit 340, downstream of the second heat exchanger 344 ⁇
- the first three-way valve 306 allows or prohibits the passage of the refrigerant output from the first heat exchanger 344 to a circulator 346 arranged in the common part 360. It is notably by the positioning of the circulator 346 that the third embodiment of the coolant circuit differs from the modes of realization presented previously in the description.
- the common part 360 comprises a third heat exchanger 362 and a circulator
- the circulator 346 is arranged in such a way that the pressure increase of the refrigerant between the inlet and the outlet of the circulator 346 is small, that is to say between 0.5 and 5 bars. .
- the circulator 346 is disposed upstream of the third handler 362.
- the common portion 360 further comprises a bypass portion 370.
- the common portion 360 comprises a fourth handler 366 and a third expansion member 364.
- the third handpiece 344 is arranged downstream of the fourth comb feeder 366.
- the fourth comb feeder 366 is disposed downstream of the circulator 346.
- the common portion 360 comprises a second three-way valve 368 arranged to allow the passage of the refrigerant by the fourth écangeur 366 and the third expansion member 364 on the one hand, or by the bypass portion 370 on the other hand.
- FIG. 4 shows a fourth embodiment of the refrigerant circuit according to the invention, said fourth circuit 400.
- a refrigerant circuit according to this example comprises a first sub-circuit 420, a second sub-circuit 440 and a common part 460. These different components comprise the same elements as the refrigerant circuit shown in Figure 3, some additional elements to be added.
- the first sub-circuit 420 comprises a compressor 422, a first mixer 424, a first expansion device 426 and a first non-return valve 430.
- the first sub-circuit 420 further comprises an accumulator 432 and a feed mixer. plates 434.
- the plate comb feeder 434 is arranged upstream of the first expansion member 426.
- the first comb feeder 424 is arranged downstream of the first expansion member 426.
- the accumulator 432 is arranged downstream of the first comb feeder 424 ⁇
- the compressor 422 is arranged downstream of the plate comb feeder 434 ⁇
- the first check valve 430 is arranged downstream of the compressor 422.
- the first sub-circuit 420 further comprises a bypass portion 470.
- the first sub-circuit 420 comprises a fourth buncher 466 and a third expansion member 464.
- the third expansion member 464 is arranged downstream of the fourth brewer. 466.
- the bypass portion 470 comprises a third valve 468 arranged to allow or not the passage of the refrigerant by the fourth digger of heat 466 and the third expansion member 464.
- the second sub-circuit 440 comprises a second heat exchanger 444 a second expansion member 442, a circulator 446 and a second non-return valve 448.
- the second expansion member 442 is disposed upstream of the second heat exchanger 444 ⁇
- the second heat exchanger 444 is disposed upstream of the second non-return valve 448.
- the second non-return valve 448 is arranged upstream of the circulator 446.
- the circulator 446 is arranged in such a way that the pressure increase of the refrigerant between the inlet and the outlet of the circulator 446 is small, that is to say between 0.5 and 5 bars. .
- a first portion 404 for connecting the two sub-circuits is arranged between the first sub-circuit 420 and the second sub-circuit 440.
- This first portion 404 comprises a second valve 406 and a third non-return valve 408.
- the first connecting portion 404 connects the first sub-circuit 420 between the first heat exchanger 424 and the accumulator 432, and the second sub-circuit 440, between the second heat exchanger 444 and the second non-return valve 448.
- the second valve 406 allows or prohibits the passage of the refrigerant fluid at the outlet of the second heat exchanger 444 to the accumulator 432.
- the first portion 404 is arranged to allow the flow of refrigerant from the second sub-circuit 440 to the first sub-circuit 420.
- a second portion 4 ⁇ of linking of the two sub-circuits is arranged between the first sub-circuit 420 and the second sub-circuit 440.
- This second portion 4 ⁇ comprises a fourth non-return valve 412.
- the second portion 4 ⁇ of implementation relationship connects the first sub-circuit 420, between the accumulator 432 and the plate heat exchanger 434, and the second sub-circuit 440, between the second check valve 448 and the circulator 446.
- the second portion 4 ⁇ is arranged to allow the flow of coolant from the first sub-circuit 420 to the second sub-circuit 440.
- the common part 460 comprises a third heat exchanger 462.
- the third heat exchanger 462 is arranged differently from the third heat exchanger described in the first three examples, in that the third heat exchanger 462 is arranged to function either as a condenser, that is to say that it cools the refrigerant while heating the air flow, either as an evaporator, that is to say that it heats the refrigerant while cooling and drying the flow depending on the thermal conditions of the air outside the vehicle.
- This fourth embodiment of the invention is particularly particular in that the bypass portion 470 is disposed in the first sub-circuit 440, the second sub-circuit 440 opening directly on the third heat exchanger 462 of the common part 460 , unlike other embodiments of the invention described herein.
- FIG. 5 shows a fifth embodiment of the refrigerant circuit according to the invention, said fifth circuit 500.
- a refrigerant circuit according to this example comprises a first subcircuit 520, a second subcircuit 540, and a second subcircuit 540. and a common part 560. These various components comprise the same elements as the refrigerant circuit shown in Figure 3, some additional elements to be added.
- the first sub-circuit 520 comprises a compressor 522, a first heat exchanger 524, a first expansion member 526, a first non-return valve 530.
- the first subcircuit 520 further comprises an accumulator 532 and a plate heat exchanger 534.
- the plate heat exchanger 534 is arranged upstream of the first expansion member 526.
- the first heat exchanger 524 is arranged downstream of the first expansion member 526.
- the accumulator 532 is arranged downstream of the first heat exchanger 524 ⁇
- the compressor 522 is arranged downstream of the plate heat exchanger 534 ⁇
- the first non-return valve 530 is arranged downstream of the compressor 522.
- the second sub-circuit 540 comprises a second heat exchanger 544, a second expansion member 542, a circulator 546 and a second non-return valve 548.
- the second expansion member 542 is disposed upstream of the second heat exchanger 544 ⁇
- the second heat exchanger 544 is disposed upstream of the second check valve 548.
- the second check valve 548 is arranged upstream of the circulator 546.
- the circulator 546 is arranged in such a way that the pressure increase of the refrigerant between the inlet and the outlet of the circulator 546 is small, that is to say between 0.5 and 5 bars. .
- a first portion 504 connecting the two sub-circuits is disposed between the first sub-circuit 520 and the second sub-circuit 540.
- This first portion 504 comprises a second valve 506 and a third non-return valve 508.
- the first Connection portion 504 connects the first subcircuit 520 between the first heat exchanger 524 and the accumulator 532, and the second subcircuit 540 between the second heat exchanger 544 and the second non-return valve 548.
- the second valve 506 allows or prohibits the passage of the refrigerant at the outlet of the second heat exchanger 544 to the accumulator 532.
- the first portion 504 is arranged to allow the flow of refrigerant from the second sub-circuit 540 to the first sub-circuit 520.
- a second portion 510 for connecting the two sub-circuits is arranged between the first sub-circuit 520 and the second sub-circuit 540.
- This second portion 510 comprises a fourth non-return valve 512.
- the second portion 510 for implementing relationship connects the first sub-circuit 520, between the accumulator 532 and the plate heat exchanger 534 and the second sub-circuit 540, between the second check valve 548 and the circulator 546.
- the second portion 510 is arranged to allow the flow of coolant from the first sub-circuit 520 to the second sub-circuit 540.
- the common part 560 comprises a third heat exchanger 562.
- the third heat exchanger 562 is similarly arranged to the third heat exchanger 462 described in the preceding example, that is to say that the third heat exchanger 562 is here arranged to function either as a condenser, that is to say it cools the refrigerant while heating the air flow, or as an evaporator, that is to say that it heats the refrigerant while cooling and drying the flow of air, depending on the thermal conditions of the air located outside the vehicle.
- the common part 560 further comprises a bypass portion 570.
- the common part 560 comprises a fourth heat exchanger 566 and a third expansion member 564.
- the third expansion member 564 is arranged downstream of the fourth heat exchanger 566.
- bypass portion 570 comprises a third valve 568 arranged to allow or not the passage of the refrigerant through the fourth heat exchanger 566 and the third expansion member 564.
- FIGS. 6 to 9 Four different modes of operation, based on the fifth embodiment of the invention, are illustrated in FIGS. 6 to 9. These modes of operation in no way limit the invention, some of these modes being able to be combined, and Other modes of operation may be added to those listed below.
- start and end points are chosen arbitrarily, the refrigerant circulating within the circuit forming a loop.
- a Another couple of start and finish points can be chosen, without impacting the operation of the circuit.
- the first mode of operation reduces the air temperature in the passenger compartment of the vehicle.
- the refrigerant circuit 500 is arranged as follows. In this case, the refrigerant circulates in the common part 560 and the first subcircuit 520.
- the refrigerant is in the gaseous state when it enters the third heat exchanger 562, and circulates at a first high pressure, for example 21 bar.
- the coolant transfers heat to the air flow circulating in the third heat exchanger 562, and leaves the third heat exchanger 562 in liquid or two-phase liquid / gas and at a second high pressure lower than the first high pressure, for example 20 bars.
- the refrigerant is then directed to the first subcircuit 520 and passes through the plate heat exchanger 534 ⁇
- the coolant is cooled by the portion of the refrigerant fluid circulating further within the circuit, between the accumulator 532 and the compressor 522.
- the first expansion member 526 is active and passes the refrigerant at a low pressure, for example 3 bar.
- the refrigerant then passes through the first heat exchanger 524 where it allows cooling and drying of a flow of air passing through the first heat exchanger 524 ⁇
- the air flow is intended to be sent to the passenger compartment of the vehicle, so as to lower the temperature and humidity of the air in the passenger compartment.
- the refrigerant then continues its circulation to the accumulator 532 where is extracted the liquid fraction of the refrigerant.
- the refrigerant then passes through the plate heat exchanger 534 ⁇ Within the plate heat exchanger 534 the refrigerant is heated by the portion of the refrigerant circulating in the plate heat exchanger 534 between the third heat exchanger 562 and the first expansion member 526.
- FIG. 7 illustrates the second mode of operation of the refrigerant circuit according to the invention.
- the refrigerant circuit makes it possible to reduce the temperature of the electric motor or of an element of the electric motor of the vehicle. As such, the coolant circulates in the common part 560 and the second sub-circuit 540.
- the refrigerant is in the gaseous state when it enters the third heat exchanger 562, and circulates at a first high pressure, for example 21 bar.
- the refrigerating fluid transfers heat to the circulating air stream in the third heat exchanger 562, and leaves the third heat exchanger 562 in liquid or two-phase liquid / gas form and at a second high pressure, lower than the first high pressure for example 20 bar.
- the refrigerant then passes through the second expansion member 542.
- the second expansion member 542 is open, the refrigerant does not undergo a change in pressure.
- the fluid then passes through the second heat exchanger 544 where it recovers calories from the air surrounding the electric motor of the vehicle, which causes a cooling of the engine. This arrangement thus makes it possible to maintain the temperature of the electric motor of the vehicle and / or one of its elements at an optimum operating temperature.
- the temperature of the coolant increases while its pressure remains substantially equal to the value of the second high pressure, that is to say close to 20 bars, and in the gaseous state.
- the refrigerant then passes the second non-return valve 548 to then pass through the circulator 546.
- the refrigerant flowing through the circulator 546 is admitted in gaseous form and compressed, and its pressure increases to pass the first high pressure of 21 bar .
- the refrigerant is then directed to the common part 560.
- the second valve 568 being open, the refrigerant bypasses the bypass portion 570 and flows to the third heat exchanger 562, to restart the circuit.
- a third mode of operation is illustrated in Figure 8.
- the refrigerant circuit is here arranged to increase the temperature of the air present in the passenger compartment of the vehicle while lowering the temperature of the electric motor of the vehicle, thereby enhancing the thermal release of the electric motor of the vehicle.
- the refrigerant is in the gaseous state when it enters the third heat exchanger 562, and circulates at a first high pressure, for example 21 bar.
- the refrigerating fluid transfers heat to the circulating air stream in the third heat exchanger 562, and leaves the third heat exchanger 562 in liquid or two-phase liquid / gas form and at a second high pressure, lower than the first high pressure for example 20 bar.
- the refrigerant then flows through the second expansion member 542.
- the fluid then passes through the second heat exchanger 544, where it recovers calories from the air surrounding the vehicle engine, cooling it.
- the temperature of the refrigerant increases while its pressure remains substantially equal to the value of the second high pressure, that is to say close to 20 bar, and in the gaseous state.
- the refrigerant then passes the second non-return valve 548 to then go through the circulator 546.
- the refrigerant flowing through the circulator 546 is admitted in gaseous form and compressed and passes to the first high pressure of 21 bar.
- the refrigerant is then directed to the common part 560.
- the second valve 568 being closed, the refrigerant passes through the bypass portion 570 and flows into the fourth heat exchanger 566.
- the refrigerant transfers heat to the flow of air through the fourth heat exchanger 566, heating the air flow intended to be sent into the passenger compartment.
- the temperature of the coolant decreases due to this transfer.
- the fluid continues to flow in the common part 560, to the third expansion member 564 ⁇
- the third expansion member 564 is open, the refrigerant does not undergo a change in pressure.
- the coolant flows to the third heat exchanger 566, to restart the circuit.
- Figure 9 shows a fourth mode of operation.
- the refrigerant circuit operates as a heat pump.
- the coolant is in the liquid state when it enters the third heat exchanger 562, and circulates at a low pressure, for example 3 bar.
- the third heat exchanger 562 is arranged to operate at high pressure, the low pressure refrigerant does not exchange heat with the air flow passing through the third heat exchanger 562.
- the refrigerant then passes through the second expansion member 542.
- the second expansion member 542 is open, the refrigerant does not undergo a change in pressure.
- the fluid then passes through the second heat exchanger 544 where it cools the air flow around the electric motor or one of its elements, and thus decreases the temperature of the electric motor or one of its elements. At the same time, the refrigerant absorbs the released calories, increasing its own temperature.
- the refrigerant then passes through the first portion 504 for connecting the two sub-circuits.
- the fluid passes through the third non-return valve 508 and the second valve 506 in the open position.
- the refrigerant then flows through the accumulator 532, where the liquid fraction of the refrigerant.
- the refrigerant then passes through the plate heat exchanger 544 ⁇ Since the plate heat exchanger 544 is supplied with only one side, no heat exchange occurs.
- the refrigerant is then compressed by the compressor 522, and changes from the low pressure to a high pressure, for example 21 bar.
- the refrigerant flows through the first non-return valve 530 to the common part 560.
- the second valve 568 being closed, the refrigerant passes through the bypass portion 570 and flows into the fourth heat exchanger 566.
- the refrigerant transfers heat to the flow of air through the fourth heat exchanger 566, heating the air flow intended to be sent into the passenger compartment.
- the temperature of the coolant decreases due to this transfer.
- the fluid continues to flow in the common part 560, to the third expansion member 564 ⁇
- the third expansion member 564 is active, the refrigerant passes from high pressure to the low pressure of 3 bar.
- the refrigerant flows to the third heat exchanger 562, to restart the circuit.
- the refrigerant fluid is a refrigerant or a mixture of refrigerant fluid, hydrochlorofluorocarbon family (HCFC), or hydrofluorocarbons (HFC).
- the refrigerant may in particular be Rl34a or 1234YF-
- the refrigerant may also be carbon dioxide known by the acronym R.744-
- This configuration makes it possible to use the same refrigerant with two common loops leading to a common high pressure condenser.
- This arrangement makes it possible in particular to use the same fluid with two separate subcircuits to arrive at a common heat exchanger operating as a high pressure condenser.
- the pressure losses caused by the various heat exchangers of the circuit are thus compensated by the gas circulator and its ability to generate a rise in the pressure of the refrigerant of between 1 and 3 bar, which limits the consumption of the system. under certain conditions, in particular for the cooling of the electric motor of the vehicle.
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Abstract
Circuit (100, 200, 300, 400, 500) de fluide réfrigérant pour véhicule à propulsion au moins en partie électrique, comprenant au moins : - un premier sous-circuit (120, 220, 320, 420, 520) dans lequel est agencé au moins un compresseur (122, 222, 322, 422, 522), un premier échangeur de chaleur (124, 224, 324, 424, 524) et un premier organe de détente (126, 226, 326, 426, 526), - un deuxième sous-circuit (140, 240, 340, 440, 540) dans lequel est agencé au moins un deuxième organe de détente (142, 242, 342, 442, 542) et un deuxième échangeur de chaleur (144, 244, 344, 444, 544) associé à une chaine de traction du véhicule, - un troisième échangeur de chaleur (162, 262, 362, 462, 562) commun au premier sous- circuit (120, 220, 320, 420, 520) et au deuxième sous-circuit (140, 240, 340, 440, 540), le circuit (100, 200, 300, 400, 500) comprenant un circulateur (146, 246, 346, 446, 546) configuré pour générer une élévation de la pression du fluide réfrigérant comprise entre 1 et 3 bars. Application aux véhicules automobiles.
Description
CIRCUIT DE FLUIDE REFRIGERANT COMPRENANT UN CIRCULATEUR
Le domaine de la présente invention est celui des circuits de fluide réfrigérant pour une installation de refroidissement d'un moteur d'un véhicule à propulsion au moins en partie électrique.
Un véhicule automobile est couramment équipé d'un système thermodynamique permettant de refroidir son moteur et de modifier les conditions aérauliques à l'intérieur de son habitacle. Ce système thermodynamique fonctionne par le biais de deux circuits, l'un où circule un fluide réfrigérant, l'autre où circule un liquide caloporteur. Dans chacun des circuits, on a un ou plusieurs échangeurs de chaleur, amenés à transférer des calories entre de l'air induit et les fluides circulant au sein des circuits. Le circuit de fluide réfrigérant permet de modifier la température de l'air à l'intérieur de son habitacle, le circuit de liquide caloporteur ayant pour objectif de réduire la température du moteur. Ces circuits sont soit indépendants, soit connectés l'un à l'autre par un échangeur de chaleur commun. La plupart des éléments du système thermodynamique sont installés dans le compartiment moteur du véhicule.
Quelle que soit la configuration retenue, l'efficacité du système est limitée par la quantité d'air pouvant circuler au travers des différents échangeurs de chaleur constitutifs du système. En raison du nombre d'échangeurs thermiques compris dans chaque circuit, l'air peut difficilement circuler, ce qui induit des pertes de charge et réduit l'efficacité de l'ensemble.
Un but de la présente invention est de proposer une nouvelle architecture de circuit de fluide réfrigérant permettant de supprimer le circuit de liquide caloporteur. Cette suppression permet de réduire le nombre d'éléments installés dans le compartiment moteur, améliorant le rendement du circuit de fluide réfrigérant et ainsi, le rendement de l'installation entière.
Un objet de la présente invention est un circuit de fluide réfrigérant pour véhicule à propulsion au moins en partie électrique, comprenant au moins un premier sous-circuit dans lequel est agencé au moins un compresseur, un premier échangeur de chaleur et un premier organe de détente, un deuxième sous-circuit dans lequel est agencé au moins un deuxième organe de détente et un deuxième échangeur de chaleur apte à être associé à une chaîne de traction du véhicule, un troisième échangeur de chaleur commun au premier sous-circuit et au deuxième sous-circuit, le circuit comprenant un circulateur configuré pour générer une élévation de la pression du fluide réfrigérant comprise entre 1 et 3 bars.
Ainsi agencé, le circulateur et sa capacité à générer une élévation de la pression du fluide réfrigérant comprise entre 1 et 3 bars permet de compenser les pertes de pression liées à la
circulation du fluide réfrigérant au sein du circuit et ainsi d'exploiter les performances du troisième échangeur de chaleur, sans faire appel de façon extensive aux organes de détente et au compresseur, ce qui limite la consommation du circuit.
De plus, le circuit de fluide réfrigérant ainsi agencé permet de se passer du circuit de liquide caloporteur, et ainsi limiter le nombre d'éléments. La limitation du nombre d'éléments permet de simplifier la conception et l'intégration du circuit de fluide réfrigérant au sein du véhicule, tout en limitant son poids. Par conséquence, l'air peut circuler plus aisément au sein du compartiment moteur, les pertes de cbarge sont drastiquement réduites sans affecter l'efficacité et le rendement du système.
Le circuit de fluide réfrigérant selon l'invention comprend avantageusement l'une quelconque au moins des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : le circulateur est agencé pour admettre le fluide réfrigérant à l'état gazeux ou essentiellement gazeux. Essentiellement gazeux signifie que le circulateur est agencé pour admettre le fluide réfrigérant comprenant une fraction liquide inférieure à 5% en volume du fluide réfrigérant,
le circulateur est agencé pour admettre le fluide réfrigérant à une pression comprise entre 10 et 25 bars,
le circulateur est disposé au sein du deuxième sous-circuit. Alternativement, le circulateur est agencé au sein de la partie commune,
le circulateur est agencé en aval du deuxième écbangeur de cbaleur, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. En d'autres termes, le circulateur est agencé de façon à compenser la perte de pression causée par le passage du fluide réfrigérant au sein du deuxième écbangeur de cbaleur,
le deuxième écbangeur est associé à une cbaine de traction du vébicule, c'est-à-dire qu'il est configuré pour permettre l'écbange de calories entre le fluide réfrigérant circulant dans le deuxième sous-circuit et l'air amené à circuler dans ou autour d'un élément de la cbaine de traction du vébicule,
le deuxième écbangeur de cbaleur est agencé en aval du deuxième organe de détente, le deuxième écbangeur de cbaleur est disposé entre le deuxième organe de détente et le circulateur,
le troisième écbangeur de cbaleur est configuré pour réchauffer le flux d'air le traversant. Le troisième écbangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de refroidir le fluide réfrigérant présent dans le troisième écbangeur de chaleur. Le troisième écbangeur de chaleur est ainsi utilisé comme condenseur. Dans une variante de l'invention, le troisième écbangeur de chaleur est agencé pour fonctionner selon la
description précédente, comme condenseur, ou comme évaporateur, c'est-à-dire qu'il est configuré pour refroidir le flux d'air le traversant. Le troisième échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de chauffer le fluide présent dans le troisième échangeur de chaleur,
le premier échangeur de chaleur est configuré pour refroidir le flux d'air le traversant. Le premier échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de chauffer le fluide présent dans le premier échangeur de chaleur. Le premier échangeur de chaleur est ainsi utilisé comme évaporateur. Le premier échangeur de chaleur peut être par exemple un échangeur à tubes, un échangeur à spirales ou un échangeur à plaques, le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour refroidir le flux d'air le traversant. Le deuxième échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de chauffer le fluide présent dans le deuxième échangeur de chaleur. Le deuxième échangeur de chaleur est ainsi utilisé comme bouilleur. Le deuxième échangeur de chaleur peut être par exemple un échangeur à tubes, un échangeur à spirales ou un échangeur à plaques,
le circuit comprend au moins une portion de mise en relation du premier sous-circuit et du deuxième sous-circuit. Par ce biais, le fluide réfrigérant peut passer du premier sous-circuit au deuxième sous-circuit ou vice-versa,
le circuit comprend un quatrième échangeur de chaleur commun au premier sous- circuit et au deuxième sous-circuit. Le quatrième échangeur de chaleur est configuré pour réchauffer le flux d'air le traversant. Le quatrième échangeur de chaleur a ainsi pour effet additionnel de refroidir le fluide réfrigérant présent dans le quatrième échangeur de chaleur. Le quatrième échangeur de chaleur est ainsi utilisé comme condenseur interne,
le circuit comprend au moins un organe de détente. Au moins un organe de détente est commun au premier sous-circuit et au deuxième sous-circuit,
le quatrième échangeur de chaleur et l'organe de détente commun au premier sous- circuit et au deuxième sous-circuit sont disposés sur une branche du circuit commun qui peut être contourné,
le premier sous-circuit comprend un accumulateur, dit « bouteille asséchante », agencé pour retenir une fraction du fluide réfrigérant à l'état liquide, pour empêcher la détérioration du compresseur par du fluide à l'état liquide, et agencé pour retenir les molécules d'eau éventuellement présentes dans le circuit de fluide réfrigérant, le compresseur est un compresseur électrique. Un compresseur électrique comprend un moteur électrique entraînant un dispositif de compression. Dans une variante de l'invention, le moteur électrique et le dispositif de compression sont agencés dans un boîtier commun,
au moins un organe de détente est piloté, par exemple électroniquement, pour faire passer le fluide réfrigérant d'une première pression à une deuxième pression plus basse que la première pression.
L'invention a également trait à l'utilisation du circuit de fluide réfrigérant décrit précédemment pour le refroidissement d'au moins un élément d'un moteur électrique du véhicule. Alternativement ou additionnellement, le circuit de fluide réfrigérant est utilisé pour le refroidissement d'au moins un élément de l'électronique de puissance du véhicule. Additionnellement ou alternativement à l'une ou l'autre des utilisations décrites ci-dessus, le circuit de fluide réfrigérant est utilisé pour le traitement thermique d'un habitacle d'un véhicule.
L'invention a également trait à un véhicule équipé du circuit de fluide réfrigérant tel que décrit précédemment.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels la figure 1 est une illustration schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon un premier mode de réalisation de l'invention,
la figure 2 est une illustration schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
la figure 3 est une illustration schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
la figure 4 est une illustration schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon un quatrième mode de réalisation de l'invention,
la figure 5 est une illustration schématique d'un circuit de fluide réfrigérant selon un cinquième mode de réalisation de l'invention,
la figure 6 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon le cinquième mode de réalisation de l'invention, dans un premier mode de fonctionnement, la figure 7 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon le cinquième mode de réalisation de l'invention, dans un deuxième mode de fonctionnement, la figure 8 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon le cinquième mode de réalisation de l'invention, dans un troisième mode de fonctionnement, la figure 9 est une illustration schématique du circuit de fluide réfrigérant selon le cinquième mode de réalisation de l'invention, dans un quatrième mode de fonctionnement.
Il faut tout d'abord noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour
mettre en œuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention, le cas échéant.
Dans la suite de la description, les termes amont et aval sont utilisés pour décrire la disposition d'un composant par rapport à la direction de circulation d'un fluide considéré. De même, l'agencement des éléments constitutifs d'un circuit d'un fluide est donné par rapport au sens de circulation de ce fluide dans le circuit.
Un élément décrit ci-après comme étant situé entre deux autres éléments ne signifie pas que l'élément est physiquement entre les deux autres, mais que le fluide passe d'abord par l'un des deux éléments, avant de passer par l'élément considéré.
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.
Plusieurs architectures de circuit de fluide réfrigérant sont possibles. Cinq modes de réalisation du circuit de fluide réfrigérant selon l'invention sont illustrés par les figures 1 à 5· Ces exemples ne sont en aucun cas limitatifs, d'autres modes de réalisation pouvant être envisagés dans l'esprit de l'invention.
En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit un premier exemple d'agencement du circuit 100 de fluide réfrigérant. Ce circuit de fluide réfrigérant est composé d'un premier sous circuit 120, d'un deuxième sous-circuit 140 et d'une partie commune l60 au premier sous-circuit 120 et au deuxième sous-circuit 140.
Le premier sous-circuit 120 comprend un compresseur 122, un premier échangeur de chaleur 124 et un premier organe de détente 126. Le fluide réfrigérant circule au sein du premier sous-circuit 120 de manière à traverser successivement le premier organe de détente 126, le premier échangeur de chaleur 124 puis le compresseur 122.
Le premier échangeur de chaleur 124 est un échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant qui le parcourt et un flux d'air. Le premier échangeur de chaleur 124 est utilisé comme évaporateur, c'est-à-dire qu'il réchauffe le fluide réfrigérant tout en refroidissant et asséchant le flux d'air. Le fluide réfrigérant qui circule au sein du premier sous-circuit 120, à sa sortie du
premier échangeur de chaleur 124 et avant de passer dans le compresseur 122, est sous forme gazeuse.
Le premier sous-circuit 120 comprend en outre une vanne 128, agencée pour autoriser ou interdire la circulation du fluide réfrigérant au sein du premier sous-circuit 120. La vanne 128 est disposée en amont du premier organe de détente 126, entre le premier organe de détente 126 et la partie commune l60. Cette vanne 128 est pilotée électroniquement, par exemple par une unité de commande centrale du véhicule. Le premier sous-circuit 120 comprend également un premier clapet anti-retour 130 agencé en amont du compresseur 122, entre le compresseur 122 et le premier échangeur de chaleur 124.
Le premier clapet anti-retour 130 est agencé pour ne permettre l'écoulement du fluide réfrigérant que dans un seul sens, empêchant ainsi le fluide réfrigérant de refluer sous l'effet des variations de pression à l'intérieur du circuit. Le premier clapet anti-retour 130 est choisi parmi les types usuels de clapets anti-retour. Les autres clapets anti-retour décrits ci-dessous ont la même fonction, et peuvent être du même type que le premier clapet anti-retour 130 ou d'un type différent.
Le deuxième sous-circuit 140 comprend un deuxième organe de détente 142, un deuxième échangeur de chaleur 144 et un circulateur 146.
Le deuxième échangeur de chaleur 144 est un échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant qui le parcourt et un flux d'air. Le deuxième échangeur de chaleur 144 est associé à au moins un élément du moteur électrique du véhicule. Un tel élément du moteur électrique est un élément d'une chaîne de traction électrique du véhicule, par exemple le moteur électrique de propulsion du véhicule et/ou les composants de puissance alimentant ledit moteur et appelés par exemple module d'électronique de puissance ou bien une ou plusieurs batteries du véhicule.
Le deuxième échangeur de chaleur 144 est utilisé comme refroidisseur de l'élément du moteur électrique, c'est-à-dire qu'il réchauffe le fluide réfrigérant tout en refroidissant le flux d'air amené à circuler par la suite autour ou dans cet élément du moteur électrique, abaissant par conséquent sa température. Au cours de son passage dans le deuxième échangeur de chaleur 144, le fluide réfrigérant s'évapore. Le fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 144 est totalement gazeux ou essentiellement gazeux.
Le circulateur 146 est un dispositif agencé pour augmenter la pression du fluide réfrigérant circulant en son sein, entre son entrée dans le circulateur 146, en aval du deuxième échangeur de chaleur 144 et sa sortie du circulateur 146. Le fluide réfrigérant circule dans ce circulateur sous forme strictement ou essentiellement gazeuse. Le circulateur 146 peut ainsi être un circulateur à palettes ou à vis. L'augmentation de pression du fluide réfrigérant entre l'entrée et la sortie du
circulateur 146 est faible, c'est-à-dire qu'elle est comprise entre 0,5 et 5 bars. L'espace disponible au sein du circulateur 146 pour la circulation et la compression du fluide réfrigérant est prévue pour autoriser et favoriser cette faible augmentation de pression.
Le circulateur 146 est notamment agencé pour accepter l'entrée du fluide réfrigérant en son sein, à une pression intermédiaire, c'est-à-dire une pression comprise entre 10 et 20 bars.
Le deuxième sous-circuit 140 comprend également un deuxième clapet anti-retour 148 agencé en aval du circulateur 146, entre le circulateur 146 et la partie commune l60.
La partie commune l60 au premier sous-circuit 120 et au deuxième sous-circuit 140 comprend un troisième échangeur de chaleur 162. Ce troisième échangeur de chaleur 162 est un échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant qui le parcourt et un flux d'air. Le troisième échangeur de chaleur 162 est utilisé comme condenseur, c'est-à-dire que le fluide réfrigérant qui y circule va transférer des calories au flux d'air, permettant de dégager de la chaleur du fluide réfrigérant en la transférant au flux d'air canalisé dans ce condenseur.
Les différents éléments et sous-circuits sont reliés les uns aux autres par des tubulures 102.
Dans ce premier exemple, le fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 100 emprunte la partie commune l60, puis circule dans le premier sous-circuit 120 et/ou le deuxième sous-circuit 140.
Au cours de sa circulation au sein des différentes parties du circuit 100, le fluide réfrigérant change d'état, passant de l'état liquide à l'état gazeux et inversement. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant circule dans la partie commune l60 en amont du troisième échangeur de chaleur l62 sous forme gazeuse. Au cours de son passage dans le troisième échangeur de chaleur l62, le fluide réfrigérant est liquéfié, et circule ensuite dans le reste de la partie commune l60 sous forme liquide, avant d'être dirigé dans le premier sous-circuit 120 et/ou le deuxième sous- circuit 140.
Dans le premier sous-circuit 120, le fluide réfrigérant circule sous forme liquide avant son passage par le premier organe de détente 126. Le fluide réfrigérant détendu par le premier organe de détente 126 voit sa pression diminuer, et reste à l'état liquide avant de circuler dans le premier échangeur de chaleur 124. Au cours de son passage au sein du premier échangeur de chaleur 124, le fluide réfrigérant passe à l'état gazeux. Le fluide réfrigérant est ensuite compressé par le compresseur 122 et envoyé vers la partie commune l60.
Dans le deuxième sous-circuit 140, le fluide réfrigérant est légèrement détendu par le deuxième organe de détente 142, avant de circuler dans le deuxième échangeur de chaleur 144· Le transfert de chaleur subie au sein du deuxième échangeur de chaleur 144 amène le fluide
réfrigérant dans un état gazeux ou essentiellement gazeux en sortie du deuxième échangeur de chaleur. Le fluide réfrigérant dans cet état est ensuite compressé par le circulateur 146, avec un léger saut de pression de 1 à 3 bars, puis envoyé vers la partie commune l60.
Sur la figure 2, on peut voir un deuxième mode de réalisation du circuit de fluide réfrigérant selon l'invention, dit deuxième circuit 200.
Le deuxième circuit 200 de fluide réfrigérant selon cet exemple comprend un premier sous- circuit 220, un deuxième sous-circuit 240 et une partie commune 260. Ces différents composants comprennent les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant exposé à la figure 1, certains éléments additionnels venant s'y ajouter.
Sauf mention contraire, un élément décrit dans les exemples suivants est identique dans sa fonction à l'élément portant le même nom et décrit dans le premier exemple.
Notamment, le premier sous-circuit 220 comprend un compresseur 222, un premier échangeur de chaleur 224, un premier organe de détente 226, une première vanne 228 et un premier clapet anti-retour 230.
Le premier sous-circuit 220 comprend en outre un accumulateur 232, dit « bouteille asséchante », agencé pour retenir une fraction du fluide réfrigérant à l'état liquide, pour empêcher la détérioration du compresseur 222 par du fluide à l'état liquide, et agencé pour retenir les molécules d'eau éventuellement présentes dans le circuit de fluide réfrigérant. L'accumulateur 232 est également agencé pour remplir le rôle de réserve de fluide réfrigérant pour le circuit de fluide réfrigérant. Cette réserve est prévue pour gérer la masse circulante de fluide réfrigérant au sein du circuit de fluide réfrigérant. Ainsi, lorsque la charge du système de traitement thermique est peu importante, la masse de fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant est faible, l'accumulateur 232 est configuré pour stocker l'excédent de fluide réfrigérant. La réserve de fluide réfrigérant permet aussi de pallier aux fuites éventuelles que peut connaître le système.
Dans le sens de circulation du fluide au sein de ce premier sous-circuit 220, la première vanne 228 est agencée en amont du premier organe de détente 226. Le premier organe de détente 226 est agencé entre la première vanne 228 et le premier échangeur de chaleur 224. L'accumulateur 232 est agencé en aval du premier échangeur de chaleur 224. Le compresseur 222 est agencé en aval de l'accumulateur 232, entre l'accumulateur 232 et le premier clapet antiretour 230.
Le deuxième sous-circuit 240 comprend un deuxième échangeur de chaleur 244 un deuxième organe de détente 242, un circulateur 246 et un deuxième clapet anti-retour 248. Dans le sens de circulation du fluide au sein de ce deuxième sous-circuit 240, le deuxième organe de
détente 24 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 244· Le deuxième échangeur de chaleur 244 est disposé en amont du deuxième clapet anti-retour 248. Le deuxième clapet anti-retour 248 est agencé en amont du circulateur 246.
Le circulateur 246 est agencé de façon à ce que l'augmentation de pression du fluide réfrigérant entre l'entrée et la sortie du circulateur 246 est faible, c'est-à-dire qu'elle est comprise entre 0,5 et 5 bars.
Le deuxième circuit 200 se distingue du premier circuit 100 précédemment décrit notamment en ce qu'une portion 204 de mise en relation des deux sous-circuits est disposée entre le premier sous-circuit 220 et le deuxième sous-circuit 240. Cette portion 204 comprend une deuxième vanne 206. La portion 204 de mise en relation est reliée au premier sous-circuit 220 entre le premier échangeur de chaleur 224 et l'accumulateur 232, et au deuxième sous-circuit 240 entre le deuxième échangeur de chaleur 244 et le deuxième clapet anti-retour 248. La deuxième vanne 206 autorise ou interdit le passage du fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 244 vers l'accumulateur 232 puis le compresseur 222. Ainsi, la portion 204 de mise en relation des deux sous-circuits permet le passage du fluide réfrigérant du deuxième sous-circuit 240 au premier sous-circuit 220.
La partie commune 260 comprend un troisième échangeur de chaleur 262. Comme précédemment, le troisième échangeur de chaleur 262 est ici utilisé comme condenseur, c'est-à- dire qu'il refroidit le fluide réfrigérant par transfert de chaleur vers un flux d'air canalisé à travers le troisième échangeur de chaleur 262.
La partie commune 260 comprend en outre une portion de contournement 270. La portion commune 260 comprend un quatrième échangeur de chaleur 266 et un troisième organe de détente 264· Le troisième organe de détente 264 est agencé en aval du quatrième échangeur de chaleur 266. La portion de contournement 270 comprend une troisième vanne 268 agencée pour autoriser ou non le passage du fluide réfrigérant par le quatrième échangeur de chaleur 266 et le troisième organe de détente 264·
La partie commune 260 et les éléments qu'elle comprend sont agencés pour permettre d'augmenter les performances thermiques de la boucle, notamment par l'action du quatrième échangeur de chaleur 266.
La figure 3 illustre un troisième mode de réalisation du circuit de fluide réfrigérant selon l'invention. Un circuit de fluide réfrigérant selon cet exemple, dit troisième circuit 300, comprend un premier sous-circuit 320, un deuxième sous-circuit 340 et une partie commune 360. Ces différents composants comprennent les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant exposé à la figure 2, certains éléments additionnels venant s'y ajouter.
Notamment, le premier sous-circuit 320 comprend un compresseur 322, un premier échangeur de chaleur 324, un premier organe de détente 326, un premier clapet anti-retour 328 et un accumulateur 332.
Additionnellement, le premier sous-circuit comprend un deuxième clapet anti-retour 338, un troisième clapet anti-retour 336 et un échangeur de chaleur à plaques 334·
Dans le sens de circulation du fluide, l'échangeur de chaleur à plaques 334 est agencé en amont du premier organe de détente 326. Le premier échangeur de chaleur 324 est agencé en aval du premier organe de détente 326. L'accumulateur 332 est disposé en aval du premier échangeur de chaleur 324· Une première branche 327 du premier sous-circuit 320 est agencée en aval de l'accumulateur 332. Cette première branche 327 relie le premier sous-circuit 320 à la partie commune 360, et comprend le deuxième clapet anti-retour 338. Une deuxième branche 329 du premier sous-circuit 320 est agencée en aval de l'accumulateur 332. Cette deuxième branche 329 comprend l'échangeur de chaleur à plaques 334· Le premier clapet anti-retour 328 est agencé en aval de l'échangeur de chaleur à plaques 334· Le compresseur 322 est agencé en aval du premier clapet anti-retour 328. Un troisième clapet anti-retour 336 est agencé en aval du compresseur 322.
L'échangeur de chaleur à plaques 334 est agencé pour permettre l'échange thermique entre le fluide réfrigérant en un premier point du circuit et le fluide réfrigérant en un deuxième point du circuit. L'échangeur de chaleur à plaques 334 comprend donc une première entrée associée à une première sortie, et une deuxième entrée associée à une deuxième sortie. L'échangeur de chaleur à plaques 334 est ainsi agencé pour diminuer la température de la fraction du fluide réfrigérant la plus chaude, et d'augmenter la température de la fraction du fluide réfrigérant la plus froide, dans des espaces séparés l'un de l'autre.
Le deuxième sous-circuit 340 comprend un deuxième échangeur de chaleur 344 et un deuxième organe de détente 342. Dans le sens de circulation du fluide, le deuxième organe de détente 342 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 344·
Une portion 304 de mise en relation des deux sous-circuits est disposée entre le premier sous-circuit 320 et le deuxième sous-circuit 340. Cette portion 304 comprend une première vanne trois voies 306. La portion 304 de mise en relation relie le premier sous-circuit 320 entre le premier échangeur de chaleur 324 et l'accumulateur 332, et le deuxième sous-circuit 340, en aval du deuxième échangeur de chaleur 344· La première vanne trois voies 306 autorise ou interdit le passage du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 344 vers un circulateur 346 agencé dans la partie commune 360. C'est notamment par le positionnement du circulateur 346 que le troisième mode de réalisation du circuit de fluide réfrigérant diffère des modes de
réalisation présenté précédemment dans la description.
La partie commune 360 comprend un troisième échangeur de chaleur 362 et un circulateur
346.
Le circulateur 346 est agencé de façon à ce que l'augmentation de pression du fluide réfrigérant entre l'entrée et la sortie du circulateur 346 est faible, c'est-à-dire qu'elle est comprise entre 0,5 et 5 bars.
Le circulateur 346 est disposé en amont du troisième écbangeur de cbaleur 362. La partie commune 360 comprend en outre une portion de contournement 370. La portion commune 360 comprend un quatrième écbangeur de cbaleur 366 et un troisième organe de détente 364. Le troisième organe de détente 364 est agencé en aval du quatrième écbangeur de cbaleur 366. Le quatrième écbangeur de cbaleur 366 est disposé en aval du circulateur 346. La portion commune 360 comprend une deuxième vanne trois voies 368 agencée pour autoriser le passage du fluide réfrigérant par le quatrième écbangeur de cbaleur 366 et le troisième organe de détente 364 d'une part, ou par la portion de contournement 370 d'autre part.
Est représentée sur la figure 4 un quatrième mode de réalisation du circuit de fluide réfrigérant selon l'invention, dit quatrième circuit 400. Un circuit de fluide réfrigérant selon cet exemple comprend un premier sous-circuit 420, un deuxième sous-circuit 440 et une partie commune 460. Ces différents composants comprennent les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant exposé à la figure 3, certains éléments additionnels venant s'y ajouter.
Le premier sous-circuit 420 comprend un compresseur 422, un premier écbangeur de cbaleur 424 un premier organe de détente 426 et un premier clapet anti-retour 430. Le premier sous-circuit 420 comprend en outre un accumulateur 432 et un écbangeur de cbaleur à plaques 434.
Dans le sens de circulation du fluide, l'écbangeur de cbaleur à plaques 434 est agencé en amont du premier organe de détente 426. Le premier écbangeur de cbaleur 424 est agencé en aval du premier organe de détente 426. L'accumulateur 432 est agencé en aval du premier écbangeur de cbaleur 424· Le compresseur 422 est agencé en aval de l'écbangeur de cbaleur à plaques 434· Le premier clapet anti-retour 430 est agencé en aval du compresseur 422.
Le premier sous-circuit 420 comprend en outre une portion de contournement 470. Le premier sous-circuit 420 comprend un quatrième écbangeur de cbaleur 466 et un troisième organe de détente 464. Le troisième organe de détente 464 est agencé en aval du quatrième écbangeur de cbaleur 466. La portion de contournement 470 comprend une troisième vanne 468 agencée pour autoriser ou non le passage du fluide réfrigérant par le quatrième écbangeur de
chaleur 466 et le troisième organe de détente 464.
Le deuxième sous-circuit 440 comprend un deuxième échangeur de chaleur 444 un deuxième organe de détente 442, un circulateur 446 et un deuxième clapet anti-retour 448.
Dans le sens de circulation du fluide, le deuxième organe de détente 442 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 444· Le deuxième échangeur de chaleur 444 est disposé en amont du deuxième clapet anti-retour 448. Le deuxième clapet anti-retour 448 est agencé en amont du circulateur 446.
Le circulateur 446 est agencé de façon à ce que l'augmentation de pression du fluide réfrigérant entre l'entrée et la sortie du circulateur 446 est faible, c'est-à-dire qu'elle est comprise entre 0,5 et 5 bars.
Une première portion 404 de mise en relation des deux sous-circuits est disposée entre le premier sous-circuit 420 et le deuxième sous-circuit 440. Cette première portion 404 comprend une deuxième vanne 406 et un troisième clapet anti-retour 408. La première portion 404 de mise en relation relie le premier sous-circuit 420 entre le premier échangeur de chaleur 424 et l'accumulateur 432, et le deuxième sous-circuit 440, entre le deuxième échangeur de chaleur 444 et le deuxième clapet anti-retour 448. La deuxième vanne 406 autorise ou interdit le passage du fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 444 vers l'accumulateur 432. La première portion 404 est agencée pour permettre l'écoulement du fluide réfrigérant depuis le deuxième sous-circuit 440 vers le premier sous-circuit 420.
Une deuxième portion 4Ό de mise en relation des deux sous-circuits est disposée entre le premier sous-circuit 420 et le deuxième sous-circuit 440. Cette deuxième portion 4Ό comprend un quatrième clapet anti-retour 412. La deuxième portion 4Ό de mise en relation relie le premier sous-circuit 420, entre l'accumulateur 432 et l'échangeur de chaleur à plaques 434, et le deuxième sous-circuit 440, entre le deuxième clapet anti-retour 448 et le circulateur 446. La deuxième portion 4Ό est agencée pour permettre l'écoulement du fluide réfrigérant depuis le premier sous- circuit 420 vers le deuxième sous-circuit 440.
La partie commune 460 comprend un troisième échangeur de chaleur 462. Le troisième échangeur de chaleur 462 est agencé de façon différente du troisième échangeur de chaleur décrit dans les trois premiers exemples, en ce que le troisième échangeur de chaleur 462 est agencé pour fonctionner soit comme condenseur, c'est-à-dire qu'il refroidit le fluide réfrigérant tout en réchauffant le flux d'air, soit comme évaporateur, c'est-à-dire qu'il réchauffe le fluide réfrigérant tout en refroidissant et asséchant le flux d'air, en fonction des conditions thermiques de l'air situé à l'extérieur du véhicule.
Ce quatrième mode de réalisation de l'invention est notamment particulier en ce que la portion de contournement 470 est disposée dans le premier sous-circuit 440, le deuxième sous- circuit 440 débouchant directement sur le troisième échangeur de chaleur 462 de la partie commune 460, à la différence des autres modes de réalisation de l'invention décrits ici.
Sur la figure 5, on peut voir un cinquième mode de réalisation du circuit de fluide réfrigérant selon l'invention, dit cinquième circuit 500. Un circuit de fluide réfrigérant selon cet exemple comprend un premier sous-circuit 520, un deuxième sous-circuit 540 et une partie commune 560. Ces différents composants comprennent les mêmes éléments que le circuit de fluide réfrigérant exposé à la figure 3, certains éléments additionnels venant s'y ajouter.
Le premier sous-circuit 520 comprend un compresseur 522, un premier échangeur de chaleur 524, un premier organe de détente 526, un premier clapet anti-retour 530.
Additionnellement, le premier sous-circuit 520 comprend en outre un accumulateur 532 et un échangeur de chaleur à plaques 534·
Dans le sens de circulation du fluide, l'échangeur de chaleur à plaques 534 est agencé en amont du premier organe de détente 526. Le premier échangeur de chaleur 524 est agencé en aval du premier organe de détente 526. L'accumulateur 532 est agencé en aval du premier échangeur de chaleur 524· Le compresseur 522 est agencé en aval de l'échangeur de chaleur à plaques 534· Le premier clapet anti-retour 530 est agencé en aval du compresseur 522.
Le deuxième sous-circuit 540 comprend un deuxième échangeur de chaleur 544, un deuxième organe de détente 542, un circulateur 546 et un deuxième clapet anti-retour 548.
Dans le sens de circulation du fluide, le deuxième organe de détente 542 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 544· Le deuxième échangeur de chaleur 544 est disposé en amont du deuxième clapet anti-retour 548. Le deuxième clapet anti-retour 548est agencé en amont du circulateur 546.
Le circulateur 546 est agencé de façon à ce que l'augmentation de pression du fluide réfrigérant entre l'entrée et la sortie du circulateur 546 est faible, c'est-à-dire qu'elle est comprise entre 0,5 et 5 bars.
Une première portion 504 de mise en relation des deux sous-circuits est disposée entre le premier sous-circuit 520 et le deuxième sous-circuit 540. Cette première portion 504 comprend une deuxième vanne 506 et un troisième clapet anti-retour 508. La première portion 504 de mise en relation relie le premier sous-circuit 520 entre le premier échangeur de chaleur 524 et l'accumulateur 532, et le deuxième sous-circuit 540, entre le deuxième échangeur de chaleur 544 et le deuxième clapet anti-retour 548. La deuxième vanne 506 autorise ou interdit le passage du
fluide réfrigérant en sortie du deuxième échangeur de chaleur 544 vers l'accumulateur 532. La première portion 504 est agencée pour permettre l'écoulement du fluide réfrigérant depuis le deuxième sous-circuit 540 vers le premier sous-circuit 520.
Une deuxième portion 510 de mise en relation des deux sous-circuits est disposée entre le premier sous-circuit 520 et le deuxième sous-circuit 540. Cette deuxième portion 510 comprend un quatrième clapet anti-retour 512. La deuxième portion 510 de mise en relation relie le premier sous-circuit 520, entre l'accumulateur 532 et l'échangeur de chaleur à plaques 534 et le deuxième sous-circuit 540, entre le deuxième clapet anti-retour 548 et le circulateur 546. La deuxième portion 510 est agencée pour permettre l'écoulement du fluide réfrigérant depuis le premier sous- circuit 520 vers le deuxième sous-circuit 540.
La partie commune 560 comprend un troisième échangeur de chaleur 562. Le troisième échangeur de chaleur 562 est agencé de façon similaire au troisième échangeur de chaleur 462 décrit dans l'exemple précédent, c'est-à-dire que le troisième échangeur de chaleur 562 est ici agencé pour fonctionner soit comme condenseur, c'est-à-dire qu'il refroidit le fluide réfrigérant tout en réchauffant le flux d'air, soit comme évaporateur, c'est-à-dire qu'il réchauffe le fluide réfrigérant tout en refroidissant et asséchant le flux d'air, en fonction des conditions thermiques de l'air situé à l'extérieur du véhicule.
La partie commune 560 comprend en outre une portion de contournement 570. La partie commune 560 comprend un quatrième échangeur de chaleur 566 et un troisième organe de détente 564. Le troisième organe de détente 564 est agencé en aval du quatrième échangeur de chaleur 566. La portion de contournement 570 comprend une troisième vanne 568 agencée pour autoriser ou non le passage du fluide réfrigérant par le quatrième échangeur de chaleur 566 et le troisième organe de détente 564.
Pour chacun de ces modes de réalisation de circuit de fluide réfrigérant selon l'invention, plusieurs modes de fonctionnement sont possibles, en fonction des préférences aérauliques des occupants de l'habitacle du véhicule et de la nécessité de refroidir le moteur du véhicule ou l'un de ses composants.
Quatre différents modes de fonctionnement, basés sur le cinquième mode de réalisation de l'invention, sont illustrés aux figures 6 à 9· Ces modes de fonctionnement ne limitent en aucune façon l'invention, certains de ces modes pouvant être combinés, et d'autres modes de fonctionnement peuvent s'ajouter à ceux listés ci-dessous.
Pour chacun des modes exposés ci-dessous, la description du fonctionnement du circuit est faite depuis un point de départ jusqu'à un point d'arrivée. Ces points de départ et d'arrivée sont choisis arbitrairement, le fluide réfrigérant circulant au sein du circuit en formant une boucle. Un
autre couple de points de départ et d'arrivée peut être choisi, sans impacter le fonctionnement du circuit.
Le premier mode de fonctionnement, illustré à la figure 6, permet de diminuer la température de l'air situé dans l'habitacle du véhicule. Pour remplir ce rôle, le circuit de fluide réfrigérant 500 est agencé de la façon suivante. Dans ce cas de figure, le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 560 et le premier sous-circuit 520.
Le fluide réfrigérant est à l'état gazeux lors de son entrée dans le troisième échangeur de chaleur 562, et circule à une première haute pression, par exemple 21 bars. Le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d'air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 562, et sort du troisième échangeur de chaleur 562 sous forme liquide ou diphasique liquide / gazeux et à une deuxième haute pression plus faible que la première haute pression, par exemple 20 bars.
Le deuxième organe de détente 542 étant totalement fermé, le fluide réfrigérant est ensuite dirigé vers le premier sous-circuit 520 et passe par l'échangeur de chaleur à plaques 534· Dans l'échangeur de chaleur à plaques 534, le fluide réfrigérant est refroidi par la portion du fluide réfrigérant circulant plus avant au sein du circuit, entre l'accumulateur 532 et le compresseur 522.
En sortie de l'échangeur de chaleur à plaques 534 le fluide réfrigérant est dirigé vers le premier organe de détente 526. Le premier organe de détente 526 est actif et fait passer le fluide réfrigérant à une basse pression, par exemple 3 bars.
Le fluide réfrigérant passe ensuite par le premier échangeur de chaleur 524 où il permet le refroidissement et l'assèchement d'un flux d'air traversant le premier échangeur de chaleur 524· Le flux d'air est destiné à être envoyé vers l'habitacle du véhicule, de façon à faire baisser la température et l'humidité de l'air situé dans l'habitacle.
Le fluide réfrigérant poursuit ensuite sa circulation vers l'accumulateur 532 où est extrait la fraction liquide du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant passe ensuite par l'échangeur de chaleur à plaques 534· Au sein de l'échangeur de chaleur à plaques 534 le fluide réfrigérant est réchauffé par la portion du fluide réfrigérant circulant dans l'échangeur de chaleur à plaques 534 entre le troisième échangeur de chaleur 562 et le premier organe de détente 526.
Le fluide réfrigérant est ensuite comprimé par le compresseur 522, et passe de la basse pression à la première haute pression de 21 bars. Le fluide réfrigérant traverse le premier clapet anti-retour 530 vers la partie commune 560. La deuxième vanne 568 étant ouverte, le fluide réfrigérant contourne la portion de contournement 570 et s'écoule vers le troisième échangeur de chaleur 562, pour recommencer le circuit.
La figure 7 illustre le deuxième mode de fonctionnement du circuit de fluide réfrigérant selon l'invention. Dans cette configuration, le circuit de fluide réfrigérant permet de diminuer la température du moteur électrique ou d'un élément du moteur électrique du véhicule. A ce titre, le fluide réfrigérant circule dans la partie commune 560 et le deuxième sous-circuit 540.
Le fluide réfrigérant est à l'état gazeux lors de son entrée dans le troisième échangeur de chaleur 562, et circule à une première haute pression, par exemple 21 bars. Le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d'air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 562, et sort du troisième échangeur de chaleur 562 sous forme liquide ou diphasique liquide / gazeux et à une deuxième haute pression, plus faible que la première haute pression, par exemple 20 bars.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente 542. Le deuxième organe de détente 542 étant ouvert, le fluide réfrigérant ne subit pas de modification de pression. Le fluide traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 544 où il récupère des calories de l'air environnant le moteur électrique du véhicule, ce qui provoque un refroidissement du moteur. Cet agencement permet ainsi de maintenir la température du moteur électrique du véhicule et/ou l'un de ses éléments à une température de fonctionnement optimale.
Il en résulte qu'après le passage dans le deuxième échangeur de chaleur 544 la température du fluide réfrigérant augmente tandis que sa pression reste sensiblement égale à la valeur de la deuxième haute pression, c'est-à-dire proche de 20 bars, et à l'état gazeux. Le fluide réfrigérant passe ensuite le deuxième clapet anti-retour 548 pour ensuite passer par le circulateur 546. Le fluide réfrigérant passant par le circulateur 546 est admis sous forme gazeuse et comprimé, et sa pression augmente pour passer à la première haute pression de 21 bars. Le fluide réfrigérant est ensuite dirigé vers la partie commune 560. La deuxième vanne 568 étant ouverte, le fluide réfrigérant contourne la portion de contournement 570 et s'écoule vers le troisième échangeur de chaleur 562, pour recommencer le circuit.
Un troisième mode de fonctionnement est illustré à la figure 8. Le circuit de fluide réfrigérant est ici aménagé notamment pour augmenter la température de l'air présent dans l'habitacle du véhicule tout en abaissant la température du moteur électrique du véhicule, valorisant ainsi le dégagement thermique du moteur électrique du véhicule.
Le fluide réfrigérant est à l'état gazeux lors de son entrée dans le troisième échangeur de chaleur 562, et circule à une première haute pression, par exemple 21 bars. Le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d'air circulant dans le troisième échangeur de chaleur 562, et sort du troisième échangeur de chaleur 562 sous forme liquide ou diphasique liquide / gazeux et à une deuxième haute pression, plus faible que la première haute pression, par exemple 20 bars.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente 542. Le deuxième
organe de détente 542 étant ouvert, le fluide réfrigérant ne subit pas de modification de pression. Le fluide traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 544, où il récupère des calories de l'air environnant le moteur du véhicule, refroidissant celui-ci. Il en résulte qu'après le passage dans le deuxième échangeur de chaleur 544, la température du fluide réfrigérant augmente tandis que sa pression reste sensiblement égale à la valeur de la deuxième haute pression, c'est-à-dire proche de 20 bars, et à l'état gazeux.
Le fluide réfrigérant passe ensuite le deuxième clapet anti-retour 548 pour ensuite passer par le circulateur 546. Le fluide réfrigérant passant par le circulateur 546 est admis sous forme gazeuse et comprimé et passe à la première haute pression de 21 bars. Le fluide réfrigérant est ensuite dirigé vers la partie commune 560.
La deuxième vanne 568 étant fermée, le fluide réfrigérant passe par la portion de contournement 570 et s'écoule dans le quatrième échangeur de chaleur 566. Au sein du quatrième échangeur de chaleur 566, le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d'air traversant le quatrième échangeur de chaleur 566, réchauffant le flux d'air destiné à être envoyé dans l'habitacle. La température du fluide réfrigérant diminue en raison de ce transfert. Le fluide continue de circuler dans la partie commune 560, vers le troisième organe de détente 564· Le troisième organe de détente 564 étant ouvert, le fluide réfrigérant ne subit pas de modification de pression. Le fluide réfrigérant s'écoule vers le troisième échangeur de chaleur 566, pour recommencer le circuit.
La figure 9 montre un quatrième mode de fonctionnement. Dans ce mode de fonctionnement, le circuit de fluide réfrigérant fonctionne comme une pompe à chaleur.
Le fluide réfrigérant est à l'état liquide lors de son entrée dans le troisième échangeur de chaleur 562, et circule à une basse pression, par exemple 3 bars. Le troisième échangeur de chaleur 562 étant agencé pour fonctionner à haute pression, le fluide réfrigérant à basse pression n'échange pas de chaleur avec le flux d'air traversant le troisième échangeur de chaleur 562.
Le fluide réfrigérant traverse ensuite le deuxième organe de détente 542. Le deuxième organe de détente 542 étant ouvert, le fluide réfrigérant ne subit pas de modification de pression. Le fluide traverse ensuite le deuxième échangeur de chaleur 544 où il refroidit le flux d'air autour du moteur électrique ou l'un de ses éléments, et donc diminue la température du moteur électrique ou de l'un de ses éléments. En même temps, le fluide réfrigérant absorbe les calories dégagées, augmentant sa propre température.
Le fluide réfrigérant passe ensuite par la première portion 504 de mise en relation des deux sous-circuits. Le fluide traverse le troisième clapet anti-retour 508 et la deuxième vanne 506 en position ouverte. Le fluide réfrigérant traverse ensuite l'accumulateur 532, où est extrait la
fraction liquide du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant passe ensuite par l'échangeur de chaleur à plaques 544· L'échangeur de chaleur à plaques 544 n'étant alimenté que d'un côté, aucun échange thermique ne se produit. Le fluide réfrigérant est ensuite comprimé par le compresseur 522, et passe de la basse pression à une haute pression, par exemple 21 bars. Le fluide réfrigérant traverse le premier clapet anti-retour 530 vers la partie commune 560.
La deuxième vanne 568 étant fermée, le fluide réfrigérant passe par la portion de contournement 570 et s'écoule dans le quatrième échangeur de chaleur 566. Au sein du quatrième échangeur de chaleur 566, le fluide réfrigérant transfère des calories au flux d'air traversant le quatrième échangeur de chaleur 566, réchauffant le flux d'air destiné à être envoyé dans l'habitacle. La température du fluide réfrigérant diminue en raison de ce transfert. Le fluide continue de circuler dans la partie commune 560, vers le troisième organe de détente 564· Le troisième organe de détente 564 étant actif, le fluide réfrigérant passe de la haute pression à la basse pression de 3 bars. Le fluide réfrigérant s'écoule vers le troisième échangeur de chaleur 562, pour recommencer le circuit.
Le fluide réfrigérant est un fluide réfrigérant ou un mélange de fluide réfrigérant, de la famille des hydrochlorofluorocarbures (HCFC), ou des hydrofluoro carbures (HFC). Le fluide réfrigérant peut notamment être du Rl34a ou du 1234YF- Le fluide réfrigérant peut également être le dioxyde de carbone connu sous l'acronyme R.744-
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixé et notamment de proposer un circuit de fluide réfrigérant comprenant un circulateur configuré pour générer une élévation de la pression du fluide réfrigérant comprise entre 1 et 3 bars.
Cette configuration permet d'utiliser un même fluide réfrigérant avec deux boucles communes débouchant sur un condenseur haute pression commun. Cet agencement permet notamment d'utiliser un même fluide avec deux sous-circuits distincts pour arriver à un échangeur de chaleur commun fonctionnant comme un condenseur haute pression. Les pertes de pression occasionnées par les différents échangeurs de chaleur du circuit sont ainsi compensées par le circulateur à gaz et sa capacité à générer une élévation de la pression du fluide réfrigérant comprise entre 1 et 3 bars, ce qui permet de limiter la consommation du système dans certaines conditions, notamment pour le refroidissement du moteur électrique du véhicule.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au dispositif d'aide à la circulation qui vient d'être décrite à titre d'exemple non limitatif, dès lors que l'on met en œuvre un circuit de fluide réfrigérant comprenant un circulateur configuré pour
générer une élévation de la pression du fluide réfrigérant comprise entre 1 et 3 bars, le circuit étant agencé pour tenir compte de cette spécificité.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison tecbniquement opérante de ces moyens.
Claims
REVENDICATIONS
Circuit (ΐθθ, de fluide réfrigérant pour véhicule à propulsion au moins en partie électrique, comprenant au moins :
un premier sous-circuit dans lequel est agencé au moins un compresseur un premier échangeur de chaleur
et un premier organe de détente
un deuxième sous-circuit dans lequel est agencé au moins un deuxième organe de détente et un deuxième échangeur de chaleur 444 apte à être associé à une chaîne de traction du véhicule,
un troisième échangeur de chaleur commun au premier sous- circuit et au deuxième sous-circuit le circuit (lOO, comprenant un circulateur
configuré pour générer une élévation de la pression du fluide réfrigérant comprise entre et bars.
Circuit (lOO, selon la revendication précédente, dans lequel le circulateur est agencé pour admettre le fluide réfrigérant à l'état gazeux.
Circuit (lOO, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circulateur est agencé pour admettre le fluide réfrigérant à une pression comprise entre et bars.
Circuit (lOO, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circulateur est disposé au sein du deuxième sous-circuit (HO,
Circuit (lOO, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circulateur est agencé en aval du deuxième échangeur de chaleur ) selon le sens de circulation du fluide réfrigérant.
6. Circuit (lOO, selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une portion de mise en relation du
premier sous-circuit (l20, 220, 320, 420, 52θ) et du deuxième sous-circuit (l40, 240, 340, 440, 540).
Circuit (lOO, 200, 300, 400, 5θθ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un quatrième échangeur de chaleur (166, 266, 366, 466, 566) disposé sur une portion de contournement (l70, 270, 370, 470, 57θ) du circuit (lOO, 200, 300, 400, 5θθ).
Circuit (lOO, 200, 300, 400, 5θθ) selon la revendication précédente, dans lequel le quatrième échangeur de chaleur (166, 266, 366, 466, 566) est commun au premier sous-circuit (120, 220, 320, 420, 520) et au deuxième sous-circuit (140, 240, 340, 440, 54θ).
Circuit (lOO, 200, 300, 400, 5θθ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier sous-circuit (120, 220, 320, 420, 52θ) comprend un accumulateur (232, 332, 432, 532).
10. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (lOO, 200, 300, 400, 5θθ) de fluide réfrigérant selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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| FR1758379 | 2017-09-11 | ||
| FR1758379A FR3071047B1 (fr) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | Circuit de fluide refrigerant comprenant un circulateur |
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| DE102014213542A1 (de) * | 2014-07-11 | 2016-01-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe mit wenigstens zwei Verdampfern |
-
2017
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-
2018
- 2018-09-06 WO PCT/FR2018/052177 patent/WO2019048785A1/fr not_active Ceased
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3071047B1 (fr) | 2020-06-19 |
| FR3071047A1 (fr) | 2019-03-15 |
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