ELECTRIQUE

L’invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à un circuit de gestion thermique pour véhicule automobile hybride ou électrique.

Dans les véhicules électriques et hybrides, la gestion thermique de l’habitacle est généralement gérée par une boucle de climatisation inversible. Par inversible, on entend que cette boucle de climatisation peut fonctionner dans un mode de refroidissement afin de refroidir l’air à destination de l’habitacle et dans un mode pompe à chaleur afin de réchauffer l’air à destination de l’habitacle. Cette boucle de climatisation inversible peut également comporter une dérivation afin de gérer la température des batteries du véhicule électrique ou hybride ainsi que le moteur électrique. Il est ainsi possible de réchauffer ou refroidir les batteries et/ou le moteur électrique grâce à la boucle de climatisation inversible. Cependant, il n’est pas possible de gérer au moins partiellement la température des batteries et/ou du moteur électrique sans utiliser la boucle de climatisation inversible. Ainsi, lorsque par exemple l’habitacle n’a pas besoin d’être réchauffé ou refroidi, il est tout de même nécessaire de mettre en fonctionnement complètement la boucle de climatisation inversible pour réchauffer ou refroidir les batteries et/ou le moteur électrique. Cela entraîne une consommation électrique qui peut être trop importante et donc peut impacter l’autonomie du véhicule électrique ou hybride.

Une solution connue est d’utiliser une deuxième boucle de circulation distincte de la boucle de climatisation et à l’intérieur de laquelle circule un fluide caloporteur. La boucle de climatisation et la deuxième boucle de circulation sont reliées l’une à l’autre par un échangeur de chaleur bifluide afin de permettre les échanges de chaleur entre les deux boucles. Afin de dissocier la gestion thermique des batteries et du moteur électrique, ces éléments peuvent être disposés sur des branches parallèles l’une de l’autre de la deuxième boucle de circulation. Cependant, la connexion entre la boucle de climatisation et la deuxième boucle de circulation et ses branches peut être complexe et nécessiter de nombreuses vannes, par exemple de type vanne trois-voies voire même vanne quatre-voies qui sont onéreuses.

Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un circuit de gestion thermique amélioré.

La présente invention concerne donc un circuit de gestion thermique pour véhicule hybride ou électrique, ledit circuit de gestion thermique comportant une première boucle de climatisation inversible dans laquelle circule un fluide réfrigérant et comportant un échangeur de chaleur bifluide agencé conjointement sur une deuxième boucle de circulation d’un fluide caloporteur,

la deuxième boucle de circulation d’un fluide caloporteur comprenant :

• une boucle principale comportant une première pompe, un premier échangeur de chaleur et l’échangeur de chaleur bifluide, la boucle principale comportant en outre :

une première branche de dérivation comportant un premier radiateur destiné à être traversé par un flux d’air externe et connecté en parallèle de l’échangeur de chaleur bifluide entre un premier point de jonction disposé en amont dudit échangeur de chaleur bifluide et un deuxième point de jonction disposé en aval dudit échangeur de chaleur bifluide,

un premier dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur vers l’échangeur de chaleur bifluide ou vers le premier radiateur,

• une boucle secondaire comportant une deuxième pompe, un deuxième échangeur de chaleur et un deuxième radiateur destiné à être traversé par un flux d’air externe,

la boucle principale et la boucle secondaire étant connectées l’une à l’autre par : • une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de jonction disposé sur la boucle secondaire en amont du deuxième radiateur, entre ledit deuxième radiateur et le deuxième échangeur de chaleur et un quatrième point de jonction disposé sur la branche principale en aval du premier échangeur de chaleur, entre ledit premier échangeur de chaleur et le premier point de jonction,

• une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de jonction disposé sur la boucle secondaire en aval du deuxième radiateur, entre ledit deuxième radiateur et le deuxième échangeur de chaleur et un sixième point de jonction disposé sur la première branche de dérivation en aval du premier radiateur, entre ledit premier radiateur et le deuxième point de jonction, la deuxième boucle de circulation d’un fluide caloporteur comprenant un deuxième dispositif de redirection du fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur vers le deuxième radiateur ou vers l’échangeur de chaleur bifluide via la deuxième branche de dérivation.

Selon un aspect de l’invention, le premier dispositif de redirection est une vanne trois-voies disposée au niveau du premier point de jonction.

Selon un autre aspect de l’invention, le deuxième dispositif de redirection est une vanne trois-voies disposée au niveau du troisième point de jonction.

Selon un autre aspect de l’invention, la boucle principale comporte un dispositif de chauffage électrique du fluide caloporteur disposé en amont du premier échangeur de chaleur.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de gestion thermique est configuré pour fonctionner selon un premier mode de refroidissement dans lequel :

• le premier dispositif de redirection est configuré pour rediriger le fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur vers l’échangeur de chaleur bifluide et empêcher la circulation du fluide caloporteur dans la première branche de dérivation, et

• le deuxième dispositif de redirection est configuré pour rediriger le fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur vers le deuxième radiateur et empêcher la circulation du fluide caloporteur dans la deuxième branche de dérivation.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de gestion thermique est configuré pour fonctionner selon un deuxième mode de refroidissement dans lequel :

• le premier dispositif de redirection est configuré pour rediriger le fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur vers le premier radiateur et empêcher la circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur bifluide, et

• le deuxième dispositif de redirection est configuré pour rediriger le fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur vers le deuxième radiateur et empêcher la circulation du fluide caloporteur dans la deuxième branche de dérivation.

Selon un autre aspect de l’invention, le circuit de gestion thermique est configuré pour fonctionner selon un mode de récupération de chaleur dans lequel :

• le deuxième dispositif de redirection est configuré pour rediriger le fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur vers l’échangeur de chaleur bifluide via la deuxième branche de dérivation et empêcher la circulation du fluide caloporteur vers le deuxième radiateur, et

• le premier dispositif de redirection est configuré pour rediriger le fluide caloporteur en provenance du quatrième point de jonction vers l’échangeur de chaleur bifluide et empêcher la circulation du fluide caloporteur vers le premier radiateur. L’invention porte également sur un véhicule automobile comprenant un tel circuit de gestion thermique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

• la figure 1 montre une représentation schématique d'un circuit de gestion thermique selon un premier mode de réalisation,

• les figures 2a à 2c montrent le circuit de gestion thermique de la figure 1 selon différents modes de fonctionnement.

Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.

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. Dans la présente description, on entend par « en amont » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « en aval » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.

La figure 1 montre un circuit de gestion thermique 1 d’un véhicule hybride ou électrique. Ce circuit de gestion thermique 1 (représenté partiellement) comporte une première boucle de climatisation inversible A dans laquelle circule un fluide réfrigérant et comportant un échangeur de chaleur bifluide 7 agencé conjointement sur une deuxième boucle de circulation B d’un fluide caloporteur. Par inversible, on entend que cette boucle de climatisation peut fonctionner dans un mode de refroidissement afin de refroidir l’air à destination de l’habitacle et dans un mode pompe à chaleur afin de réchauffer l’air à destination de l’habitacle. Cette première boucle de climatisation inversible A peut être de tout type connu de l’homme du métier.

La première boucle de climatisation inversible A peut notamment comporter en amont de l’échangeur de chaleur bifluide 7 un dispositif de détente 17. Ce dispositif de détente 17 peut permettre une perte de pression du fluide réfrigérant afin de refroidir le fluide caloporteur de la deuxième boucle de circulation B au niveau de l’échangeur de chaleur bifluide 7. Ce dispositif de détente 17 peut également être contourné ou laisser passer le fluide réfrigérant sans perte de pression afin de réchauffer le fluide caloporteur de la deuxième boucle de circulation B au niveau de l’échangeur de chaleur bifluide 7.

La deuxième boucle de circulation B comprend plus particulièrement une boucle principale Bl et une boucle secondaire B2 connectées en parallèle l’une par rapport à l’autre.

La boucle principale Bl comporte notamment une première pompe 3, un premier échangeur de chaleur 5 et l’échangeur de chaleur bifluide 7. Le premier échangeur de chaleur 5 peut plus particulièrement être un échangeur de chaleur permettant les échanges d’énergie calorifique avec les batteries. La boucle principale B 1 comporte en outre une première branche de dérivation B3 et un premier dispositif de redirection 31.

La première branche de dérivation B 3 comporte un premier radiateur 13 destiné à être traversé par un flux d’air externe 100 et connecté en parallèle de l’échangeur de chaleur bifluide 7. Plus précisément, la première branche de dérivation B3 est connectée entre un premier point de jonction 21 disposé en amont de l’échangeur de chaleur bifluide 7 et un deuxième point de jonction 22 disposé en aval de l’échangeur de chaleur bifluide 7.

Le premier dispositif de redirection 31 permet la redirection du fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur 5 vers l’échangeur de chaleur bifluide 7 ou vers le premier radiateur 13. Ce premier dispositif de redirection 31 peut notamment être une vanne trois-voies disposée au niveau du premier point de jonction 21.

La boucle secondaire B2 comporte quant à elle une deuxième pompe 9, un deuxième échangeur de chaleur 11 et un deuxième radiateur 15 destiné à être traversé par un flux d’air externe 100. Le deuxième échangeur de chaleur 11 peut plus particulièrement être un échangeur de chaleur permettant les échanges d’énergie calorifique avec le moteur électrique.

Le premier 13 et le deuxième 15 échangeur de chaleur peuvent être par exemple disposés côte à côte en face avant du véhicule automobile.

La boucle principale Bl et la boucle secondaire B2 sont connectées l’une à l’autre par une deuxième branche de dérivation B4 et une troisième branche de dérivation B5.

La deuxième branche de dérivation B4 relie plus particulièrement un troisième point de jonction 23 à un quatrième point de jonction 24. Le troisième point de jonction 23 est disposé sur la boucle secondaire B2 en amont du deuxième radiateur 15, entre ledit deuxième radiateur 15 et le deuxième échangeur de chaleur 11. Le quatrième point de jonction 24 est quant à lui disposé sur la branche principale Bl en aval du premier échangeur de chaleur 5, entre ledit premier échangeur de chaleur 5 et le premier point de jonction 21.

La troisième branche de dérivation B5 relie plus particulièrement un cinquième point de jonction 25 à un sixième point de jonction 26. Le cinquième point de jonction 25 est disposé sur la boucle secondaire B2 en aval du deuxième radiateur 15, entre ledit deuxième radiateur 15 et le deuxième échangeur de chaleur 11. Le sixième point de jonction 26 est quant à lui disposé sur la première branche de dérivation B3 en aval du premier radiateur 13, entre ledit premier radiateur 13 et le deuxième point de jonction 21.

La deuxième boucle de circulation B comprend également un deuxième dispositif de redirection 32 du fluide caloporteur. Ce deuxième dispositif de redirection 32 permet la redirection du fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur 11 vers le deuxième radiateur 15 ou vers l’échangeur de chaleur bifluide 7 via la deuxième branche de dérivation B4. Ce deuxième dispositif de redirection 32 peut notamment être une vanne trois-voies disposée au niveau du troisième point de jonction 23.

Sur l’exemple de la figure 1, la première pompe 3 est disposée en amont du premier échangeur de chaleur 5, entre ledit premier échangeur de chaleur 5 et le deuxième point de jonction 22. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer un autre positionnement de cette première pompe 3 par exemple en aval du premier échangeur de chaleur 5, entre ledit premier échangeur de chaleur 5 et le quatrième point de jonction 24.

De même, sur l’exemple de la figure 1, la deuxième pompe 9 est disposée en amont du deuxième échangeur de chaleur 11, entre ledit deuxième échangeur de chaleur 11 et le cinquième point de jonction 25. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer un autre positionnement de cette deuxième pompe 9 par exemple en aval du deuxième échangeur de chaleur 11, entre ledit deuxième échangeur de chaleur 11 et le troisième point de jonction 23. Le circuit de gestion thermique 1 peut notamment fonctionner selon différents modes de fonctionnements illustrés aux figures 2a à 2c. Sur ces figures, seuls les éléments dans lesquels le fluide caloporteur circule sont représentés. De plus des flèches indiquent le sens de circulation du fluide caloporteur. a) Premier mode de refroidissement :

Le circuit de gestion thermique 1 peut notamment être configuré pour fonctionner selon un premier mode de refroidissement illustré à la figure 2a.

Dans ce premier mode de refroidissement, le premier dispositif de redirection 31 est configuré pour d’une part rediriger le fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur 5 vers l’échangeur de chaleur bifluide 7 et d’autre part empêcher la circulation du fluide caloporteur dans la première branche de dérivation B3.

Le deuxième dispositif de redirection 32 est quant à lui configuré pour d’une part rediriger le fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur 11 vers le deuxième radiateur 15 et d’autre part empêcher la circulation du fluide caloporteur dans la deuxième branche de dérivation B4.

Au sein de la boucle principale Bl, le fluide caloporteur mis en mouvement par la première pompe 3 circule dans le premier échangeur de chaleur 5 et dans l’échangeur de chaleur bifluide 7. Au niveau du premier échangeur de chaleur 5, le fluide caloporteur récupère de l’énergie calorifique en refroidissant par exemple les batteries. Au niveau de l’échangeur de chaleur bifluide 7, le fluide caloporteur cède cette énergie calorifique au fluide réfrigérant de la première boucle de climatisation inversible A.

Au sein de la boucle secondaire B2, le fluide caloporteur mis en mouvement pas la deuxième pompe 9 circule dans le deuxième échangeur de chaleur 11 et dans le premier radiateur 15 Au niveau du deuxième échangeur de chaleur 11 le fluide caloporteur récupère de l’énergie calorifique en refroidissant par exemple le moteur électrique. Au niveau du deuxième radiateur 15, le fluide caloporteur cède cette énergie calorifique au flux d’air externe 100. Ce premier mode de refroidissement permet par exemple de refroidir indépendamment les batteries au niveau du premier échangeur de chaleur 5 et le moteur électrique au niveau du deuxième échangeur de chaleur 11. La boucle principale B 1 et la boucle secondaire B2 restent indépendantes l’une de l’autre. L’énergie calorifique des batteries est transférée vers la première boucle de climatisation A et celle du moteur électrique vers le deuxième radiateur 13. La première boucle de climatisation A peut quant à elle fonctionner aussi bien en mode pompe à chaleur ou en mode de climatisation. b) Deuxième mode de refroidissement :

Le circuit de gestion thermique 1 peut également être configuré pour fonctionner selon un deuxième mode de refroidissement illustré à la figure 2b.

Dans ce deuxième mode de refroidissement, le premier dispositif de redirection 31 est configuré d’une part pour rediriger le fluide caloporteur en provenance du premier échangeur de chaleur 5 vers le premier radiateur 13 et d’autre part empêcher la circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur de chaleur bifluide.

Le deuxième dispositif de redirection 32 est quant à lui configuré pour d’une part rediriger le fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur 11 vers le deuxième radiateur 15 et d’autre part empêcher la circulation du fluide caloporteur dans la deuxième branche de dérivation B4.

Au sein de la boucle principale Bl, le fluide caloporteur mis en mouvement par la première pompe 3 circule dans le premier échangeur de chaleur 5 et est redirigé vers le premier radiateur 13. Au niveau du premier échangeur de chaleur 5, le fluide caloporteur récupère de l’énergie calorifique en refroidissant par exemple les batteries. Cette énergie calorifique est ensuite relâchée dans le flux d’air externe 100 au niveau du premier radiateur 13.

Au sein de la boucle secondaire B2, le fluide caloporteur mis en mouvement pas la deuxième pompe 9 circule dans le deuxième échangeur de chaleur 11 et dans le deuxième radiateur 15. Au niveau du deuxième échangeur de chaleur 11 le fluide caloporteur récupère de l’énergie calorifique en refroidissant par exemple le moteur électrique. Cette énergie calorifique est ensuite relâchée dans le flux d’air externe 100 au niveau du deuxième radiateur 15.

Ce deuxième mode de refroidissement permet également de refroidir indépendamment les batteries au niveau du premier échangeur de chaleur 5 et le moteur électrique au niveau du deuxième échangeur de chaleur 11. L’énergie calorifique des batteries et du moteur électrique est transférée respectivement vers le premier 13 et le deuxième 15 radiateur. La boucle principale B l et la boucle secondaire B2 restent indépendantes l’une de l’autre. La première boucle de climatisation A peut quant à elle être éteinte ou alors fonctionner aussi bien en mode pompe à chaleur ou en mode de climatisation indépendamment de la deuxième boucle de circulation B. c) Mode de récupération de chaleur :

Le circuit de gestion thermique 1 peut également être configuré pour fonctionner selon un mode de récupération de chaleur illustré à la figure 2c.

Dans ce mode de récupération de chaleur, le deuxième dispositif de redirection 32 est configuré pour d’une part rediriger le fluide caloporteur en provenance du deuxième échangeur de chaleur 11 vers l’échangeur de chaleur bifluide 7 via la deuxième branche de dérivation B4 et d’autre part empêcher la circulation du fluide caloporteur vers le deuxième radiateur 15.

Le premier dispositif de redirection 31 est quant à lui configuré pour d’une part rediriger le fluide caloporteur en provenance du quatrième point de jonction 24, c’est-à- dire à la fois en provenance du premier échangeur de chaleur 5 et de la deuxième branche de dérivation B4, vers l’échangeur de chaleur bifluide 7 et d’autre part empêcher la circulation du fluide caloporteur vers le premier radiateur 13.

Au sein de la boucle secondaire B2, le fluide caloporteur mis en mouvement pas la deuxième pompe 9 circule dans le deuxième échangeur de chaleur 11 et est redirigé vers l’échangeur de chaleur bifluide 7 via la deuxième branche de dérivation B4. Au niveau du deuxième échangeur de chaleur 11 le fluide caloporteur récupère de l’énergie calorifique en refroidissant par exemple le moteur électrique.

Au sein de la boucle principale Bl, le fluide caloporteur mis en mouvement par la première pompe 3 circule dans le premier échangeur de chaleur 5. Au niveau du quatrième point de jonction 24 le fluide caloporteur issu du premier échangeur de chaleur 5 se mélange avec celui en provenance du deuxième échangeur de chaleur 11 avant d’arriver à l’échangeur de chaleur bifluide 7. Au niveau du premier échangeur de chaleur 5, le fluide caloporteur récupère de l’énergie calorifique en refroidissant par exemple les batteries.

Au niveau de l’échangeur de chaleur bifluide 7, le fluide caloporteur issu à la fois du premier 5 et du deuxième 11 échangeur de chaleur cède de l’énergie calorifique à la première boucle de climatisation A.

En sortie de l’échangeur de chaleur bifluide 7, une partie du fluide caloporteur retourne dans la boucle secondaire B2 via la troisième branche de dérivation B5.

Ce mode de récupération de chaleur permet par exemple de refroidir conjointement les batteries au niveau du premier échangeur de chaleur 5 et le moteur électrique au niveau du deuxième échangeur de chaleur 11. L’énergie calorifique des batteries et du moteur électrique est transférée en totalité vers l’échangeur de chaleur bifluide 7 afin d’être transmise à la première boucle de climatisation A. La première boucle de climatisation A fonctionne quant à elle en mode pompe à chaleur afin d’utiliser l’énergie calorifique récupérée de la deuxième boucle de circulation B pour réchauffer l’habitacle.

Comme le montre la figure 1, la boucle principale Bl peut également comporter un dispositif de chauffage électrique 19 du fluide caloporteur. Ce dispositif de chauffage électrique 19, par exemple une résistance à coefficient de température positif, est disposé en amont du premier échangeur de chaleur 5, entre le premier échangeur de chaleur 5 et l’échangeur de chaleur 7. Dans l’exemple illustré à la figure 1, le dispositif de chauffage électrique 19 est disposé entre le deuxième point de jonction 22 et le premier échangeur de chaleur 5. Ce dispositif de chauffage électrique 19 peut par exemple être utilisé afin de réchauffer le fluide caloporteur en amont du premier échangeur de chaleur 5 afin par exemple de permettre aux batteries d’atteindre leur température de fonctionnement optimale, notamment dans le cas d’une utilisation par temps froid.

Ainsi, on voit bien que de part son architecture particulière, le circuit de gestion thermique 1 permet un fonctionnement selon différents modes de fonctionnement, un découplage de la gestion thermique entre la boucle principale Bl et la boucle secondaire B2 de la deuxième boucle de circulation B. De plus ces différents modes de fonctionnement peuvent être mis en œuvre au moyen d’un nombre limité de vannes, que ce soit des vannes d’arrêt ou des vannes trois-voies, ce qui permet de limiter les coûts de production.