L'invention est du domaine des installations de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile électrique ou hybride. L'invention a pour objet un module d'échange thermique et un circuit de climatisation correspondant coopérant avec une telle installation.

Un véhicule automobile électrique ou hybride, dont la propulsion est assurée au moins partiellement par un moteur électrique, est couramment équipé d'un système de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour modifier l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle du véhicule en délivrant un flux d'air conditionné à l'intérieur de l'habitacle.

Le circuit de climatisation comprend généralement une boucle de climatisation à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant et une boucle secondaire à l'intérieur de laquelle circule un fluide caloporteur.

On connaît des circuits de climatisation à condensation directe ou des circuits de climatisation à condensation indirecte.

Dans ce dernier cas, un échangeur thermique bi-fluide est constitutif à la fois de la boucle de climatisation et de la boucle secondaire de telle sorte que le fluide réfrigérant et le fluide caloporteur peuvent échanger de la chaleur l'un avec l'autre.

De façon traditionnelle, la boucle de climatisation comprend un compresseur pour comprimer le fluide réfrigérant, un premier échangeur thermique pour un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et de l'air ambiant, tel que l'air extérieur au véhicule, un évaporateur dans lequel le fluide réfrigérant échange de la chaleur avec le flux d'air destiné à être délivré à l'intérieur de l'habitacle, qui traverse l'évaporateur, et au moins un organe de détente pour permettre une détente du fluide réfrigérant avant évaporation.

Le premier échangeur thermique est par exemple un échangeur pour le sous- refroidissement du fluide réfrigérant après condensation dans l'échangeur thermique bi- fluide.

La boucle secondaire comprend quant à elle un deuxième échangeur thermique permettant par exemple de refroidir le fluide caloporteur en sortie de l'échangeur thermique bi- fluide.

Cependant, ces solutions peuvent générer un encombrement important du fait de la multiplicité d'échangeurs thermiques. En effet, l'ensemble des composants peuvent présenter un volume et aussi un poids importants.

Un but de la présente invention est de proposer un circuit de climatisation destiné à équiper un véhicule automobile électrique ou hybride, dont l'encombrement, la masse et le coût sont réduits.

À cet effet, l'invention a pour objet un module d'échange thermique pour un circuit de climatisation pour véhicule automobile comprenant une boucle de climatisation à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant et une boucle secondaire à l'intérieur de laquelle circule un fluide caloporteur ,

caractérisé en ce que ledit module comprend :

- un premier échangeur thermique agencé pour un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air extérieur, et

- un deuxième échangeur thermique agencé pour un échange thermique entre le fluide caloporteur et le flux d'air extérieur.

En particulier, le premier échangeur thermique est un échangeur de sous- refroidissement du fluide réfrigérant et le deuxième échangeur thermique est radiateur de refroidissement du fluide caloporteur, de sorte que le module d'échange thermique assure à la fois la fonction de sous-refroidissement du fluide réfrigérant et la fonction de refroidissement du fluide caloporteur.

Un tel module est donc multifonction et permet un gain en masse, en poids et en coût du module d'échange thermique multifonction et par conséquent du circuit de climatisation comprenant un tel module d'échange thermique.

De plus, les deux échangeurs thermiques sont avantageusement réalisés selon la même technologie de façon à faciliter l'assemblage du module d'échange thermique.

Le module d'échange thermique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : - le premier échangeur thermique est un échangeur de sous-refroidissement du fluide réfrigérant et le deuxième échangeur thermique est un radiateur de refroidissement du fluide caloporteur ;

- ledit module comporte un faisceau d'échange thermique comprenant une pluralité de tubes de circulation de fluide et une cloison interne de séparation définissant au moins un premier faisceau intermédiaire pour la circulation du fluide réfrigérant et au moins un second faisceau intermédiaire pour la circulation du fluide caloporteur. Les deux échangeurs étant réalisés selon la même technologie, les deux fonctions peuvent être distinguées en agençant simplement une cloison pour délimiter les tubes dédiés à une fonction et ceux dédiés à l'autre fonction ;

- ledit module comprend une pluralité d'ailettes agencées sensiblement perpendiculairement aux tubes de circulation de fluide, pour améliorer l'échange thermique lors du passage du flux d'air extérieur ;

- ledit module comporte une bouteille de stockage du fluide réfrigérant, ce qui permet de réduire encore l'encombrement ; et

- ledit module est assemblé par brasage.

L'invention a aussi pour objet un circuit de climatisation pour véhicule automobile comprenant une boucle de climatisation à l'intérieur de laquelle circule un fluide réfrigérant et une boucle secondaire à l'intérieur de laquelle circule un fluide caloporteur,

- ladite boucle de climatisation comprenant : un compresseur, au moins un premier échangeur thermique agencé pour un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air extérieur, un évaporateur agencé de manière à conditionner un flux d'air à destination de l'habitacle dudit véhicule, et au moins un organe de détente agencé en amont de l'évaporateur selon le sens de circulation du fluide réfrigérant,

- ladite boucle secondaire et ladite boucle de climatisation comprenant conjointement un échangeur thermique bi- fluide pour un échange thermique entre ledit fluide réfrigérant et ledit fluide caloporteur, et

- ladite boucle secondaire comprenant en outre un deuxième échangeur thermique agencé pour un échange thermique entre le fluide caloporteur et le flux d'air extérieur,

caractérisé en ce que le premier échangeur thermique et le deuxième échangeur thermique sont réalisés sous la forme d'un module d'échange thermique unitaire.

Le module d'échange thermique multifonction permet de diminuer l'encombrement du circuit de climatisation ainsi qu'un gain en masse et en coût.

De plus, le module d'échange thermique peut être agencé en face avant du véhicule de façon à être traversé par un flux d'air extérieur. L'ensemble des fonctions assurées par le module d'échange thermique peuvent donc être rapportées en face avant.

Le circuit de climatisation peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

- lequel l'échangeur thermique bi-fluide est agencé en amont du module d'échange thermique selon le sens de circulation du fluide réfrigérant et du fluide caloporteur, de sorte qu'après échange thermique entre les deux fluides chaque fluide retourne respectivement vers le module d'échange thermique unitaire dans la partie associée du module pour le sous-refroidissement du fluide réfrigérant et pour le refroidissement du fluide caloporteur ;

- le module d'échange thermique unitaire comprend une bouteille de stockage du fluide réfrigérant en sortie de l'échangeur thermique bi-fluide, ce qui permet de diminuer encore l'encombrement du circuit de climatisation ;

- l'échangeur thermique bi-fluide est un condenseur, de sorte que le circuit de climatisation est à condensation indirecte. 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 représente de façon schématique un circuit de climatisation pour véhicule automobile selon un premier mode de réalisation de l'invention,

- la figure 2 illustre de façon schématique un radiateur de refroidissement dit basse température du dispositif de la figure 1 ,

- la figure 3 représente un module d'échange thermique du circuit de climatisation selon un deuxième mode de réalisation.

Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références.

La figure 1 montre partiellement un circuit de climatisation 1 d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile représenté de façon schématique et simplifiée.

Un circuit de climatisation 1 permet de modifier les paramètres de l'air à l'intérieur de l'habitacle du véhicule en délivrant un flux d'air à l'intérieur de l'habitacle.

À cet effet, le circuit de climatisation 1 peut comprendre un pulseur (non représenté) pour faire circuler le flux d'air par exemple depuis une bouche d'admission d'air vers une bouche de délivrance d'air dans l'habitacle. Il peut notamment comprendre une bouche de dégivrage/désembuage destinée à délivrer le flux d'air vers le pare-brise et/ou les vitres avant du véhicule.

Le circuit de climatisation 1 peut fonctionner selon un mode « climatisation » pour rafraîchir le flux d'air à destination de l'habitacle. Le circuit de climatisation 1 comporte une boucle de climatisation 3 dans laquelle circule un fluide réfrigérant FR, et une boucle secondaire 5 dans laquelle circule un fluide caloporteur FÇ tel qu'un mélange d'eau et de glycol.

Le circuit du fluide réfrigérant FR est représenté en pointillés et le circuit du fluide caloporteur FÇ est représenté en traits pleins sur la figure 1.

Selon le mode de réalisation illustré, la boucle de climatisation 3 comprend :

- un compresseur 7,

- un premier échangeur thermique 9,

- un évaporateur 11 agencé de manière à conditionner un flux d'air à destination de l'habitacle du véhicule,

- au moins un organe de détente 13 en amont de l'évaporateur 11 selon un sens de circulation du fluide réfrigérant FR.

La boucle de climatisation 3 comporte en outre conjointement avec la boucle secondaire 5 un échangeur thermique bi- fluide 15. On peut prévoir une bouteille de stockage 16 permettant de stocker le fluide réfrigérant FR liquide en sortie de l'échangeur thermique bi-fluide, de façon à compenser les variations de volume du fluide réfrigérant FR.

La boucle secondaire 5 comporte quant à elle un deuxième échangeur thermique

17.

La boucle secondaire 5 peut comporter en outre une pompe 21 pour la circulation du fluide caloporteur FC.

Selon l'invention, le circuit de climatisation 1 comprend un module d'échange thermique 19 qui comporte le premier échangeur thermique 9 de la boucle de climatisation 3 et le deuxième échangeur thermique 17 de la boucle secondaire 5, comme cela sera détaillé par la suite.

Autrement dit, le premier échangeur thermique 9 et le deuxième échangeur thermique 17 sont réalisés sous la forme d'un module d'échange thermique 19 unitaire.

En fonctionnement, le compresseur 7 reçoit en entrée le fluide réfrigérant FR à l'état gazeux sous basse pression et basse température, tel qu'illustré schématiquement par le sigle « BP » au-dessus des canalisations sur les figures.

La compression permet d'élever la pression et la température du fluide réfrigérant FR, tel qu'illustré schématiquement par le sigle « HP » au-dessus des canalisations sur les figures.

Selon un mode climatisation permettant de conditionner le flux d'air à destination de l'habitacle du véhicule pour le rafraîchir, le fluide réfrigérant FR en sortie du compresseur 7 est d'abord condensé, puis est sous-refroidi avant de subir une détente en amont de l'évaporateur 11. Le flux d'air à destination de l'habitacle traversant l'évaporateur 11 est alors refroidi. Selon le mode de réalisation décrit, l'échangeur bi- fluide 15 est un condenseur. L'échangeur bi- fluide 15 reçoit le fluide réfrigérant FR sous forme de gaz chaud qui cède de la chaleur au fluide caloporteur FÇ. Le fluide caloporteur étant par exemple de l'eau, on parle de condenseur à eau ou « water condenser » en anglais. De plus, la condensation se faisant sur le fluide caloporteur, le circuit de climatisation 1 est appelé circuit de climatisation à condensation indirecte.

En outre, l'échangeur bi- fluide 15 comporte une première entrée 15i pour recevoir le fluide réfrigérant comprimé en sortie du compresseur 7 et une deuxième entrée 15 ₂ pour recevoir le fluide caloporteur circulant dans la boucle secondaire 5.

En passant dans l'échangeur bi- fluide 15 en mode condenseur, le fluide réfrigérant FR à l'état gazeux comprimé à haute pression HP, haute température, cède de la chaleur au fluide caloporteur FÇ circulant dans la boucle secondaire 5.

Le fluide caloporteur FÇ et le fluide réfrigérant FR quittent respectivement l'échanger bi- fluide 15 pour être dirigé vers le module d'échange thermique 19.

Le module d'échange thermique 19 est par exemple situé à l'avant du véhicule et est traversé par un flux d'air extérieur.

Le fluide caloporteur FÇ quitte l'échangeur bi- fluide 15 par une sortie 15 ₃ et circule vers le deuxième échangeur thermique 17. À cet effet, le deuxième échangeur thermique 17 présente une entrée 17i pour recevoir le fluide caloporteur FÇ réchauffé provenant de l'échangeur bi- fluide 15.

Il s'agit selon le mode de réalisation décrit d'un radiateur de refroidissement dit « basse température ». Le fluide caloporteur FÇ circulant présente par exemple une température similaire à la température de l'air ambiant et pouvant aller jusqu'à 70°C.

En mode climatisation, le radiateur de refroidissement 17 permet de refroidir le fluide caloporteur provenant de l'échangeur bi- fluide 15 par échange de chaleur avec le flux d'air extérieur.

En référence à la figure 2, le radiateur de refroidissement 17 comprend un faisceau d'échange thermique comprenant par exemple une pluralité de tubes parallèles 23 dans lesquels circule le fluide caloporteur FÇ. Le flux d'air extérieur circule entre les tubes 23. On peut prévoir un ensemble d'ailettes 25 qui sont parallèles entre elles et perpendiculaires à la direction des tubes 23. Les ailettes 25 sont traversées par le flux d'air extérieur et permettent d'augmenter la surface d'échange thermique. On peut prévoir un couvercle 27 dans lequel débouchent les extrémités des tubes 23.

Le radiateur de refroidissement 17 présente en outre une sortie 17 ₂ par laquelle le fluide caloporteur FÇ refroidi quitte le radiateur de refroidissement 17 pour être dirigé de nouveau vers l'échangeur bi- fluide 15, éventuellement en étant mis en circulation par la pompe 21.

En refroidissant le fluide caloporteur FÇ, le radiateur de refroidissement 17 permet ainsi de refroidir l'échangeur bi- fluide 15.

En parallèle, le fluide réfrigérant FR ayant cédé de la chaleur au fluide caloporteur FÇ dans l'échangeur bi- fluide 15 quitte l'échangeur bi- fluide 15 par une sortie (non représentée) et est stockée dans la bouteille de stockage 16.

Le fluide réfrigérant FR circule ensuite de la bouteille de stockage 16 vers le premier échangeur thermique 9 de la boucle de climatisation 3.

Le premier échangeur 9 reçoit le fluide réfrigérant FR en sortie de l'échangeur bi- fluide 15, plus précisément de la bouteille 16, et comprend à cet effet une entrée 9 _\ .

Par ailleurs, le premier échangeur 9 présente une sortie 9 ₂ par laquelle le fluide réfrigérant FR est dirigé vers l'évaporateur 11.

Le premier échangeur 9 thermique est selon le mode de réalisation décrit un échangeur de sous-refroidissement, communément appelé sous-refroidisseur ou « subcooler » en anglais. L'échangeur de sous-refroidissement 9 sous refroidit le fluide réfrigérant FR en phase liquide.

Le sous-refroidissement du fluide réfrigérant est réalisé par échange thermique avec le flux d'air extérieur.

L'échangeur de sous-refroidissement 9 peut être réalisé selon la même technologie que le radiateur de refroidissement, à savoir une technologie à tubes tel que décrit précédemment en référence à la figure 2. Ainsi, le module d'échange thermique 19 comprend un faisceau d'échange thermique comprenant une pluralité de tubes parallèles 23 et éventuellement un ensemble d'ailettes 25 qui sont parallèles entre elles et perpendiculaires à la direction des tubes 23. Le module d'échange thermique 19 comprend en outre une cloison interne 29 de séparation qui partage le faisceau de tubes en deux faisceaux intermédiaires d'échange thermique :

- un premier faisceau intermédiaire de premiers tubes 23 pour la circulation du fluide réfrigérant FR et

- un second faisceau intermédiaire de seconds tubes 23 dans lesquels circule le fluide caloporteur FC.

La première partie du faisceau a pour fonction le sous-refroidissement du fluide réfrigérant FR tandis que la deuxième partie du faisceau a pour fonction le refroidissement du fluide caloporteur F_Ç_.

Le flux d'air extérieur se sépare en deux flux parallèles traversant respectivement la première partie de sous-refroidissement du fluide réfrigérant FR et la deuxième partie de refroidissement du fluide caloporteur F_Ç_.

Le module d'échange thermique 19 est agencé en face avant ; ainsi à la fois le radiateur de refroidissement 17 du fluide caloporteur F_Ç_ et l'échangeur de sous- refroidissement 9 du fluide réfrigérant FR sont agencés en face avant du véhicule.

Un tel module unitaire 19 permet un gain de place et de masse par rapport aux solutions de l'art antérieur dans lesquelles les deux échangeurs sont agencés en parallèle.

L'ensemble du module d'échange thermique 19 peut être brasé.

On réduit ainsi l'encombrement, la masse ainsi que le coût du circuit de climatisation 1.

Selon une variante de réalisation illustrée sur la figure 3, la bouteille de stockage

16 peut également être assemblée et brasée à l'échangeur thermique de sous- refroidissement 9 et au radiateur de refroidissement 17. Dans ce cas, le module d'échange thermique 19 comporte à la fois l'échangeur thermique de sous- refroidissement 9, le radiateur de refroidissement 17 et la bouteille de stockage 16.

Comme cela est représenté sur la figure 3, la bouteille de stockage 16 est assemblée au premier échangeur 9 de sous-refroidissement et au radiateur de refroidissement 17 en communiquant fluidiquement avec le premier échangeur de sous- refroidissement 9. Dans ce cas, la bouteille de stockage 16 présente une entrée 16i pour le fluide réfrigérant FR et est raccordée fluidiquement à l'échangeur de sous- refroidissement 9 tandis que le radiateur de refroidissement 17 présente une entrée 17i distincte pour le fluide caloporteur F_Ç_.

On réduit ainsi l'encombrement, la masse et le prix du circuit de climatisation 1 comprenant un tel module d'échange thermique 19. Comme dit précédemment, le fluide réfrigérant FR en sortie du premier échangeur 9 est dirigé vers l'évaporateur 11.

Selon le mode de réalisation illustré, un organe de détente 13 est agencé en série avec l'évaporateur 11.

Plus précisément, l'organe de détente 13 est selon le mode de réalisation illustré agencé en amont de l'évaporateur 11 selon le sens de circulation du fluide réfrigérant en mode climatisation du circuit de climatisation 1. Ainsi, le fluide réfrigérant FR circule en série dans l'organe de détente 13 puis dans l'évaporateur 11. La détente permet d'abaisser la pression et la température du fluide réfrigérant FR.

Au passage du fluide réfrigérant FR dans l'organe de détente 13, la pression et la température du fluide réfrigérant FR sont abaissées.

En ce qui concerne l'évaporateur 11 , il comprend une entrée 111 pour recevoir le fluide réfrigérant FR et une sortie 11 ₂ pour le fluide réfrigérant FR après évaporation.

Lors du passage dans l'évaporateur 11, le fluide réfrigérant FR en s'évaporant absorbe la chaleur du flux d'air traversant l'évaporateur 11 à destination de l'habitacle en s'évaporant. Le flux d'air à destination de l'habitacle passant dans l'évaporateur 11 est de la sorte refroidi.

En atteignant l'habitacle du véhicule, par exemple sous l'action d'un pulseur (non représenté), le flux d'air refroidi permet de diminuer la température de l'air de l'habitacle.

Le fluide réfrigérant FR quitte ensuite l'évaporateur 11 par la sortie 11 ₂ et retourne dans le compresseur 7 pour recommencer un cycle réfrigérant.

Un tel circuit de climatisation 1 avec un module d'échange unitaire 19 permettant d'une part le sous-refroidissement du fluide réfrigérant FR après condensation dans l'échangeur thermique bi- fluide 15 et d'autre part le refroidissement du fluide caloporteur FÇ permettant de refroidir l'échangeur thermique bi- fluide 15 permet donc un gain de place, de masse et de coût.

De plus, le module unitaire 19 peut être assemblé de façon simplifiée par brasage.