Le domaine de la présente invention est celui des systèmes de traitement thermique exploités pour chauffer ou refroidir une enceinte ou un composant d’un véhicule, notamment pour un véhicule automobile.

Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de fluide réfrigérant utilisé pour chauffer ou refroidir différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est notamment connu du document FR3055250A1 d’utiliser ce circuit de fluide réfrigérant pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule équipé d’un tel circuit.

Dans une autre application de ce circuit, il est connu de l’utiliser pour refroidir un dispositif de stockage électrique du véhicule, ce dernier étant utilisé pour fournir une énergie à un moteur électrique capable de mettre en mouvement le véhicule. Le circuit de fluide réfrigérant fournit ainsi l’énergie capable de refroidir le dispositif de stockage d’énergie électrique pendant son utilisation en phases de roulage.

Allier dans un même circuit de fluide réfrigérant la fonction de refroidissement de l’habitacle et la fonction de refroidissement du dispositif de stockage électrique du véhicule est particulièrement complexe. Une telle architecture fait appel à de nombreuses pièces et est par conséquent complexe. Cette architecture comprend notamment de nombreuses vannes et elle est globalement sur-capacitaire par rapport aux fonctions essentielles que l’on peut attendre d’elle. Ceci forme un premier inconvénient majeur des systèmes connus.

Par ailleurs, les circuits de fluide réfrigérant évoqués plus haut utilisent un accumulateur disposé immédiatement en amont du dispositif de compression. Ce composant est particulièrement volumineux, ce qui complique son installation sur le véhicule et grève le coût du circuit de fluide réfrigérant. Par ailleurs, l’utilisation d’un accumulateur empêche la mise en place d’un compromis de performances entre trois modes de fonctionnement couverts par l’invention : un premier mode de refroidissement de l’habitacle, un deuxième mode de refroidissement d’un composant de la chaîne de traction électrique et un troisième mode où une énergie calorifique est récupérée sur au moins l’un composant de la chaîne de traction électrique. L’utilisation d’un accumulateur forme donc un deuxième inconvénient.

L’invention s’inscrit dans ce contexte et propose une solution technique qui comporte un nombre de pièces et un routage du circuit restreints et dont l’encombrement consécutif à son installation dans le véhicule et son coût de fabrication sont maîtrisés, tout en offrant la possibilité de remplir au moins trois fonctions parmi lesquelles on trouve la fonction de refroidissement de l’habitacle, la fonction de récupération d’énergie sur un composant de la chaîne de traction électrique du véhicule et la fonction de traitement thermique d’un composant de la chaîne de traction électrique du véhicule.

L'invention a donc pour objet un système de traitement thermique pour véhicule, comprenant au moins un circuit de fluide réfrigérant, une boucle de liquide caloporteur et un premier échangeur de chaleur qui couple thermiquement la boucle de liquide caloporteur avec le circuit de fluide réfrigérant, la boucle de liquide caloporteur comprenant au moins un échangeur thermique configuré pour dissiper des calories dans un flux d’air, le circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un dispositif de compression, le premier échangeur de chaleur, un dispositif d’accumulation du fluide réfrigérant, un premier dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur agencé pour être traversé par un flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle du véhicule, innovant en ce que le circuit de fluide réfrigérant comprend une branche disposée en parallèle du premier dispositif de détente et du deuxième échangeur de chaleur, ladite branche comprenant un second dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur apte à être couplé thermiquement à un composant d’une chaîne de traction électrique du véhicule.

Selon un aspect, le circuit de fluide réfrigérant comprend une première portion qui comprend au moins le dispositif de compression, le premier échangeur de chaleur, le dispositif d’accumulation du fluide réfrigérant, et une deuxième portion qui comprend le premier dispositif de détente et le deuxième échangeur de chaleur agencé pour être traversé par un flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle du véhicule. La branche qui comprend le second dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur est en parallèle de la deuxième portion, vue du point de vue du fluide réfrigérant.

Le troisième échangeur de chaleur est notamment couplé thermiquement à l’un des composants de la chaîne de traction électrique du véhicule, par exemple à son moteur électrique de mise en mouvement du véhicule, à son dispositif de stockage d’énergie électrique ou à son module électronique de puissance qui commande le moteur électrique évoqué ici.

Le fluide réfrigérant est par exemple un fluide sous-critique, tel que celui connu sous la référence Ri34a ou Ri234yf. Le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention est un circuit fermé qui met en œuvre un cycle thermodynamique, en particulier à compression de vapeur.

Le dispositif de compression est par exemple un compresseur, et l’invention trouve une application toute particulière lorsque le compresseur est un compresseur électrique à cylindrée fixe et à vitesse variable. Il est ainsi possible de contrôler la puissance thermique du circuit de fluide réfrigérant.

Le premier échangeur de chaleur forme une zone d’échange thermique entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. Il s’agit un échangeur qui comprend un premier compartiment traversé par le fluide réfrigérant et un second compartiment emprunté par le liquide caloporteur, les deux compartiments étant organisés pour qu’un transfert de calories intervienne en eux.

Le dispositif d’accumulation est avantageusement une bouteille, notamment déshydratante. Elle peut être intégrée au premier échangeur de chaleur, ou être disposée immédiatement en aval de celui-ci, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant.

De manière avantageuse, les éléments du circuit de fluide réfrigérant peuvent être disposés les uns après les autres et selon un ordre précis. C’est notamment cette disposition, qui en fonction du mode de fonctionnement envisagé, permet d’atteindre des performances thermiques de premier ordre, à un coût réduit. Avantageusement, le circuit de fluide réfrigérant comprend un point de divergence où débute la branche, ainsi qu’un point de convergence où se termine ladite branche, le circuit de fluide réfrigérant comprenant un échangeur de chaleur interne qui comprend une première passe et une deuxième passe configurées pour être parcourues par le fluide réfrigérant, la deuxième passe de l’échangeur de chaleur interne étant disposée entre le point de convergence et une entrée du dispositif de compression. Le circuit de fluide réfrigérant est ainsi équipé d’un échangeur de chaleur interne commun au fluide réfrigérant qui circule dans la deuxième portion et au fluide réfrigérant qui circule dans la branche.

De manière alternative, le circuit de fluide réfrigérant comprend un point de divergence où débute la branche, ainsi qu’un point de convergence où se termine ladite branche, le circuit de fluide réfrigérant comprend un premier échangeur de chaleur interne dont au moins une passe est disposée entre une sortie du deuxième échangeur de chaleur et le point de convergence. Dans un tel cas, le premier échangeur de chaleur interne est actif uniquement à l’égard du fluide réfrigérant qui est envoyé vers le deuxième échangeur de chaleur.

De manière alternative ou complémentaire, le circuit de fluide réfrigérant comprend un deuxième échangeur de chaleur interne dont au moins une passe est disposée entre une sortie du troisième échangeur de chaleur et le point de convergence. Dans un tel cas, le deuxième échangeur de chaleur interne est actif uniquement à l’égard du fluide réfrigérant qui est envoyé vers le troisième échangeur de chaleur.

Selon un exemple, le premier dispositif de détente et/ou le second dispositif de détente est configuré pour arrêter une circulation de fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur, respectivement vers le troisième échangeur de chaleur.

On notera que le premier dispositif de détente et/ou le second dispositif de détente peut être un détendeur thermostatique.

Alternativement, le premier dispositif de détente et/ou le second dispositif de détente est un détendeur à commande électronique. Selon un exemple de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comprend un quatrième échangeur de chaleur agencée pour être traversé par un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule et disposé entre une sortie du dispositif d’accumulation et le point de divergence.

Le quatrième échangeur de chaleur peut notamment servir pour le sous- refroidissement du fluide réfrigérant. Le positionnement du quatrième échangeur de chaleur dans le circuit de fluide réfrigérant selon l’invention permet notamment de réduire au minimum le nombre de vannes et canalisations nécessaires à l’intégration d’un échangeur de sous-refroidissement.

De manière avantageuse, le quatrième échangeur de chaleur est en amont de l’échangeur thermique, selon le sens de circulation flux d’air circulant à leur travers.

Selon un aspect optionnel de l’invention, le circuit de fluide réfrigérant comprend au moins un clapet anti-retour disposé entre une sortie du quatrième échangeur de chaleur et le point de divergence.

Avantageusement, le circuit de fluide réfrigérant comprend au moins une première vanne de contrôle de la circulation de fluide réfrigérant vers le quatrième échangeur de chaleur.

Avantageusement encore, le circuit de fluide réfrigérant comprend au moins une canalisation qui joint une sortie du dispositif d’accumulation avec le point de divergence, ladite canalisation étant disposée en parallèle de la première portion du circuit de fluide réfrigérant.

Dans cette configuration, le circuit de fluide réfrigérant peut comprendre une deuxième vanne de contrôle de la circulation de fluide réfrigérant dans la canalisation.

De manière alternative à la première vanne et à la deuxième vanne, le circuit de fluide réfrigérant comprend au moins une vanne trois voies disposée en un point de séparation du circuit. Selon un aspect de l’invention, l’échangeur thermique de la boucle de liquide caloporteur est un radiateur agencé pour être traversé par un flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule.

De manière alternative, l’échangeur thermique de la boucle de liquide caloporteur est un aérotherme agencé pour être traversé par le flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle du véhicule.

L’invention couvre bien entendu une combinaison de ces moyens, où la boucle de liquide caloporteur comprend un premier échangeur thermique agencé pour être traversé par le flux d’air extérieur à l’habitacle du véhicule, ainsi qu’un deuxième échangeur thermique agencé pour être traversé par le flux d’air intérieur envoyé dans l’habitacle du véhicule. Dans un tel cas, le premier échangeur thermique est un radiateur, tandis que le deuxième échangeur thermique est un aérotherme.

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 i est une vue schématique d’un système de traitement thermique selon l’invention, dans un premier mode de réalisation,

- la figure 2 est une vue schématique du système de traitement thermique, dans un deuxième mode de réalisation,

- la figure 3 est une vue schématique du système de traitement thermique, dans un troisième mode de réalisation,

- les figures 4 à 6 illustrent des variantes de réalisation applicables aux systèmes de traitement thermique des figures 1, 2 ou 3,

- les figures 7 à 10 montrent le système de traitement thermique objet de la figure 3 exploité selon différents modes 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. Ces figures sont des représentations schématiques qui illustrent la manière dont est réalisée le système de traitement thermique, ce qui le compose et comment les fluides circulent en son sein. En particulier, le système de traitement thermique comprend d’un côté un circuit de fluide réfrigérant et une boucle de liquide caloporteur, un échangeur de chaleur étant traversé par ces deux fluides.

Le circuit de fluide réfrigérant comprend principalement un dispositif de compression du fluide réfrigérant, des échangeurs de chaleurs, des dispositifs de détentes, des canalisations reliant chacun de ces composants, et des vannes ou clapet. Le circuit peut également être placé sous la dépendance d’un contrôleur qui agit sur certains de ces composants.

Les termes amont et aval employés dans la description qui suit se réfèrent au sens de circulation du fluide considéré, c’est-à-dire le fluide réfrigérant, le liquide caloporteur, un flux d’air intérieur envoyé vers un habitacle du véhicule ou un flux d’air extérieur à cet habitacle du véhicule.

Dans les figures 7 à 10, le fluide réfrigérant est symbolisé par une flèche qui illustre le sens de circulation de ce dernier dans la canalisation considérée. Les traits pleins illustrent une portion de circuit où le fluide réfrigérant circule, tandis que les traits pointillés montrent une absence de circulation du fluide réfrigérant. Les traits fort illustrent le fluide réfrigérant dans un état de haute pression et haute température, tandis que les traits fins illustrent ce fluide réfrigérant à l’état de basse pression et basse température.

La figure 1 montre ainsi un système de traitement thermique 1 qui comporte un circuit de fluide réfrigérant 2 à l’intérieur duquel un fluide réfrigérant circule, ainsi qu’une boucle de liquide caloporteur 3, dans laquelle un liquide caloporteur évolue.

Ce circuit de fluide réfrigérant 2 est une boucle fermée où le fluide réfrigérant est mis en circulation par un dispositif de compression 4. On notera que ce dispositif de compression 4 peut prendre la forme d’un compresseur électrique, c’est-à-dire un compresseur qui comprend un mécanisme de compression, un moteur électrique et éventuellement un contrôleur. Le mécanisme de rotation est mis en rotation par le moteur électrique dont la vitesse de rotation est placée sous la dépendance du contrôleur, celui-ci pouvant être externe ou interne au dispositif de compression.

Selon le premier mode de réalisation présenté en figure t, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend, dans cet ordre et selon le sens de circulation du fluide réfrigérant en son sein, au moins le dispositif de compression 4 raccordé par une canalisation à un premier échangeur de chaleur 5 qui couple thermiquement la boucle de liquide caloporteur 3 avec le circuit de fluide réfrigérant 2. Ce premier échangeur de chaleur 5 est raccordé par une canalisation à un dispositif d’accumulation 6 du fluide réfrigérant. Selon cet exemple, ce dispositif d’accumulation 6 est ainsi disposé par exemple immédiatement en aval du premier échangeur de chaleur 5, et il peut par exemple prendre la forme d’une bouteille déshydratante. On verra à la description de la figure 5 que le positionnement de ce dispositif d’accumulation 6 peut évoluer, sans sortir du cadre de l’invention.

Les éléments du circuit de fluide réfrigérant 2 listés ci-dessus font partie d’une première portion 14 du circuit de fluide réfrigérant 2. Cette première portion 14 débute en un point de divergence 29 et se termine en un point de convergence 32 du circuit de fluide réfrigérant 2.

Ce circuit de fluide réfrigérant 2 comprend aussi une deuxième portion 15 qui s’étend du point de divergence 29 au point de convergence 32, en fermant le circuit par rapport à la première portion 14. Cette deuxième portion 15 comprend au moins un premier dispositif de détente 16 et un deuxième échangeur de chaleur 17 destiné à être traversé par un flux d’air intérieur 18 envoyé vers l’habitacle du véhicule. Cette deuxième portion 15 peut également comprendre un échangeur de chaleur interne.

Le dispositif d’accumulation 6 est ensuite raccordé directement à un échangeur de chaleur interne 26, en particulier à une première passe 27 de cet échangeur de chaleur interne 26. Cette première passe 27 de l’échangeur de chaleur interne 26 est raccordée directement au point de divergence 29, c’est-à- dire un point où fluide réfrigérant peut se séparer en deux parties. Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend encore le premier dispositif de détente 16 qui est interposé entre le point de divergence 29 et le deuxième échangeur de chaleur 17 agencé pour être traversé par un flux d’air intérieur 18 envoyé dans l’habitacle du véhicule.

Selon cet exemple de réalisation, le premier dispositif de détente 16 est un détendeur à commande électronique qui comprend au moins une fonction d’arrêt total, qui empêche la circulation du fluide réfrigérant à son travers. Ainsi, le premier dispositif de détente 16 selon l’invention est configuré pour prendre au moins une position dans laquelle il bloque toute circulation de fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur 17 et des positions où il génère une perte de charge sur le fluide réfrigérant, notamment afin d’en assurer la détente. On notera que ce deuxième échangeur de chaleur 17 est utilisé en tant qu’évaporateur pour refroidir le flux d’air intérieur 18 qui est envoyé dans l’habitacle du véhicule.

Une sortie du deuxième échangeur de chaleur 17 est raccordée au point de convergence 32, c’est-à-dire un point à travers lequel deux débits de fluide réfrigérant se rejoignent pour ne former qu’un flux qui se dirige vers l’échangeur de chaleur interne 26. Ce dernier comprend ainsi une seconde passe 30 qui est raccordée d’un côté au point de convergence 32 et de l’autre à une entrée du dispositif de compression 4, où le cycle thermodynamique peut à nouveau débuter. Le fluide réfrigérant qui circule dans la première passe 27 de l’échangeur de chaleur interne 26 échange ainsi des calories avec le fluide réfrigérant qui circule dans la seconde passe 30 de ce même échangeur de chaleur interne.

Selon l’invention, le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend une branche 20 de circuit qui est installée en parallèle de la deuxième portion 15. Cette branche 20 est ainsi raccordée au point de divergence 29 et au point de convergence 32.

On comprend que l’échangeur de chaleur interne 26 est commun à la deuxième portion 15 du circuit de fluide réfrigérant 2, qui comprend le premier dispositif de détente 16 et le deuxième échangeur de chaleur 17, et à la branche 20 du circuit qui comprend le deuxième dispositif de détente 21 et le troisième échangeur de chaleur 22. Cet échangeur de chaleur interne 26 est commun en ce sens que le fluide réfrigérant qui traverse la première passe 27 de l’échangeur de chaleur interne secondaire 26 se sépare en deux débits qui alimentent chacune la deuxième portion 15 et la branche 20, cette séparation intervenant après la première passe 27, au niveau du point de divergence 29.

La branche 20 de circuit de fluide réfrigérant comprend un deuxième dispositif de détente 21 et un troisième échangeur de chaleur 22 agencé pour refroidir un fluide additionnel 9. Le deuxième dispositif de détente 21 est notamment un détendeur à commande électronique qui comprend au moins une fonction d’arrêt total qui empêche la circulation du fluide réfrigérant à son travers. Ainsi, le deuxième dispositif de détente 21 selon l’invention est configuré pour prendre au moins une position dans laquelle il bloque toute circulation de fluide réfrigérant vers le troisième échangeur de chaleur 22 et des positions où il génère une perte de charge sur le fluide réfrigérant, notamment pour en assurer la détente, qui se dirige vers ce troisième échangeur de chaleur 22. On notera que ce troisième échangeur de chaleur 22 est utilisé en tant qu’évaporateur pour refroidir le fluide additionnel qui est couplé thermiquement avec au moins un composant d’une chaîne de traction électrique du véhicule, un tel composant pouvant par exemple être un moteur électrique de mise en mouvement du véhicule, un dispositif de stockage d’énergie électrique ou encore un module électronique de commande du moteur électrique. Le troisième échangeur de chaleur 22 est un échangeur fluide réfrigérant/fluide additionnel 9, notamment une eau glycolée, et permet soit de refroidir le composant de la chaîne de traction, soit de récupérer des calories sur cette chaîne de traction électrique pour les mettre à profit dans le cycle thermodynamique qui prend place dans le circuit de fluide réfrigérant 2.

La boucle de liquide caloporteur 3 comprend de son côté au moins le premier échangeur de chaleur 5 qui raccordé par des canalisations à au moins un échangeur thermique 12, 35 configuré pour dissiper des calories dans un flux d’air. La boucle de liquide caloporteur 3 comprend également au moins une pompe 13 qui met en mouvement le liquide caloporteur de sorte que celui-ci circule dans le premier échangeur de chaleur 5 et dans l’échangeur thermique 12.

Le premier échangeur de chaleur 5 est un échangeur fluide réfrigérant/liquide caloporteur, où un transfert de calories peut être opéré entre l’un et l’autre de ces fluides. Selon cet exemple, la boucle de liquide caloporteur 3 comprend ici deux échangeurs thermiques configurés pour dissiper des calories dans un flux d’air, chacun de ces échangeurs thermiques étant disposé dans des portions de boucle distinctes et en parallèle les unes des autres, notamment une première portion et une seconde portion de la boucle de liquide caloporteur. Un premier échangeur thermique 12 est ainsi traversé par le liquide caloporteur et par le flux d’air intérieur 18 envoyé dans l’habitacle. Ce premier échangeur thermique 12 est un aérotherme chargé de chauffer l’habitacle, en conditions froides.

La boucle de liquide caloporteur 3 comprend une portion de boucle dans laquelle on trouve un deuxième échangeur thermique 35, ce dernier étant configuré pour dissiper des calories dans le flux d’air extérieur 19 à l’habitacle. En d’autres termes, ce deuxième échangeur thermique 35 est disposé en face avant du véhicule. La fonction de ce deuxième échangeur thermique 35 est de décharger dans le flux d’air extérieur 19 les calories issues du premier échangeur de chaleur 5 et transportées par le liquide caloporteur. A cet égard, le deuxième échangeur thermique 35 est un radiateur.

La portion de la boucle de liquide caloporteur 3 qui comprend le deuxième échangeur thermique 35 comprend également un moyen de mise en circulation 48 du liquide caloporteur au sein de cette portion, de sorte à ce que le liquide caloporteur transporte les calories captées au niveau du premier échangeur de chaleur 5 jusqu’au deuxième échangeur thermique 35, pour les décharger dans le flux d’air extérieur 19.

La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation du système de traitement thermique 1 objet de l’invention. Le circuit de fluide réfrigérant 2 est identique à celui décrit en figure 1 à l’exception des éléments détaillés ci-dessous, et on se reportera à la description de cette figure 1 qui s’applique mutatis-mutandis à la figure 2.

L’échangeur de chaleur interne commun est ici remplacé dans ce deuxième mode de réalisation par des échangeurs de chaleur interne individuels, dont un premier est installé dans la deuxième portion 15 du circuit, tandis qu’un deuxième est positionné dans la branche 20 qui est parallèle à la deuxième portion 15 du circuit de fluide réfrigérant 2. La deuxième portion 15 comprend ainsi un premier échangeur de chaleur interne 36, tandis que la branche 20 comprend un deuxième échangeur de chaleur interne 37 séparé et distinct du premier échangeur de chaleur interne 36.

Le premier échangeur de chaleur interne 36 comprend ainsi une première passe 38 disposée sur le trajet qui relie le point de divergence 29 à une entrée du premier dispositif de détente 16. Le premier échangeur de chaleur interne 36 comprend également une seconde passe 39 disposée entre une sortie du troisième échangeur de chaleur 17 et le point de convergence 32. On comprend donc que l’échange thermique qui prend place dans le premier échangeur de chaleur interne 36 est dédié au fluide réfrigérant qui alimente et qui provient du deuxième échangeur de chaleur 17.

La branche 20 du circuit comprend le deuxième échangeur de chaleur interne 37, et ce dernier comporte une première passe 40 disposée sur le trajet qui relie le point de divergence 29 à une entrée du deuxième dispositif de détente 21. Le deuxième échangeur de chaleur interne 37 comprend également une seconde passe 42 disposée entre une sortie du troisième échangeur de chaleur 22 et le point de convergence 32. On comprend donc que l’échange thermique qui prend place dans le deuxième échangeur de chaleur interne 37 est dédié au fluide réfrigérant qui alimente et qui provient du troisième échangeur de chaleur 22.

La figure 3 montre un troisième mode de réalisation du système de traitement 1 objet de l’invention. Ce troisième mode de réalisation est en grande partie identique à celui décrit en référence à la figure 2, dont la description s’applique mutatis mutandis, les différences entre le mode de réalisation de la figure 3 et celui de la figure 2 étant exposées ci-dessous.

Alors qu’en figure 1 ou 2, une sortie du dispositif d’accumulation 6 est raccordée via une conduite au point de divergence 29, la figure 3 montre un circuit de fluide réfrigérant 2 qui comprend un quatrième échangeur de chaleur 10 agencée pour être traversé par le flux d’air extérieur 19 à l’habitacle du véhicule. Ce quatrième échangeur de chaleur 10 est disposé sur le circuit de fluide réfrigérant 2 entre une sortie du dispositif d’accumulation 6 et le point de divergence 29. On comprend ici que le quatrième échangeur de chaleur 10 est en aval du premier échangeur de chaleur 5, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant.

Le quatrième échangeur de chaleur 10 peut notamment servir pour le sous- refroidissement du fluide réfrigérant. Le positionnement du quatrième échangeur de chaleur 10 dans le circuit de fluide réfrigérant 2 selon l’invention permet notamment de réduire au minimum le nombre de vannes et canalisations nécessaires à l’intégration d’un échangeur de sous-refroidissement.

En pratique, un tel quatrième échangeur de chaleur 10 est disposé par exemple en face avant du véhicule, de manière à être exposé au flux d’air extérieur 19 généré par le déplacement du véhicule. Une telle disposition au sein du véhicule permet notamment d’optimiser la taille du quatrième échangeur de chaleur 10, en particulier pour disposer de la surface totale disponible en face avant.

Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend encore une première vanne 23 qui contrôle la circulation du fluide réfrigérant dans le quatrième échangeur de chaleur 10. Un clapet anti-retour 34 gère également la circulation du fluide réfrigérant et il est disposé entre une sortie du quatrième échangeur de chaleur 10 et le point de divergence 29. Ce clapet anti-retour 34 autorise la circulation du fluide réfrigérant depuis le dispositif d’accumulation 6 vers le point de divergence 29, et interdit toute circulation de fluide réfrigérant dans le sens inverse, c’est-à- dire depuis ce point de divergence 29 vers le dispositif d’accumulation 6.

La première vanne principale 23 est configurée pour arrêter une circulation de fluide réfrigérant dans le quatrième échangeur de chaleur 10, et elle est par exemple localisée entre le dispositif d’accumulation 6 et une entrée du quatrième échangeur de chaleur 10.

Du point de vue du flux d’air extérieur 19, le quatrième échangeur de chaleur 10 est en amont du premier échangeur thermique 35.

La figure 3 montre également une canalisation 33 qui relie une sortie du dispositif d’accumulation 6 à un point de raccordement 7, ce dernier étant localisé entre le point de divergence 29 et une entrée de la première passe 40 du deuxième échangeur de chaleur interne 37. Le circuit de fluide réfrigérant 2 comprend une deuxième vanne 25 configurée pour arrêter une circulation de fluide réfrigérant dans cette canalisation 33.

La figure 4 illustre une variante de réalisation transposable au troisième mode de réalisation décrit ci-dessus. Le dispositif de compression 4 décharge le fluide réfrigérant chaud dans le premier échangeur de chaleur 5.

Quand ce fluide réfrigérant est débarrassé de ses calories, il entre dans le dispositif d’accumulation 6 disposé judicieusement entre une sortie du premier échangeur de chaleur 5 et une entrée du quatrième échangeur de chaleur.

La première vanne et la deuxième vanne sont ici remplacées par une vanne trois voies 43, dont une première voie 44 est raccordée à une sortie du dispositif d’accumulation 6, une deuxième voie 45 est raccordée à l’entrée du quatrième échangeur de chaleur 10 et une troisième voie 46 est raccordée à la canalisation 33.

La figure 5 montre une alternative de réalisation applicable l’un quelconque des modes de réalisation des figures 1 ou 2. Selon cette alternative, le dispositif d’accumulation 6 est intégré au premier échangeur de chaleur 5.

Ce premier échangeur de chaleur 5 comprend ainsi au moins une première zone 8 dédiée à une phase de condensation du fluide réfrigérant et une deuxième zone 11 dédiée à une phase de sous-refroidissement du fluide réfrigérant. Le dispositif d’accumulation 6 est intégré au premier échangeur de chaleur 5, en étant disposé à la frontière de ces deux zones 8, 11. Dans le cas d’une bouteille déshydratante, celle-ci reçoit le fluide réfrigérant qui sort de la première zone 8, l’accumule et le délivre à l’état liquide à la deuxième zone 11 du premier échangeur de chaleur 5.

La figure 6 montre une autre variante de réalisation applicable à l’un quelconque du premier, deuxième ou troisième mode de réalisation illustré respectivement aux figures 1, 2 et 3. Dans le cas présent, c’est l’échangeur de chaleur interne commun 26 qui est illustré sur la figure 6, mais on comprend que les modifications exposées ci-dessous sont transposables au mode de réalisation qui exploite le premier échangeur de chaleur interne et le deuxième échangeur de chaleur interne affecté respectivement à la deuxième portion 15 du circuit et à la branche 20 de celui-ci.

Selon cette variante, le premier dispositif de détente 16 et le deuxième dispositif de détente 21 sont des détendeurs thermo statiques à arrêt pilotable. Il s’agit en pratique de détendeurs thermostatiques, dont une section d’entrée dépend d’une température et/ou d’une pression de ce fluide réfrigérant en sortie de l’échangeur de chaleur considéré. L’arrêt pilotable de ce détendeur thermostatique est mis en œuvre par une vanne d’arrêt 47 intégrée au détendeur thermostatique, et qui est configurée pour prendre au moins une position qui interdit toute circulation du fluide réfrigérant au travers du détendeur thermostatique à arrêt pilotable, notamment vers l’entrée du deuxième échangeur de chaleur 17 ou vers l’entrée du troisième échangeur de chaleur 22.

La figure 7 prend comme exemple le troisième mode de réalisation montré à la figure 3. Cette figure illustre un mode de fonctionnement correspondant à un refroidissement du flux d’air 18 envoyé dans l’habitacle.

Le dispositif de compression 4 élève la pression et la température du fluide réfrigérant. Ce fluide réfrigérant chaud est refroidi lors de son passage au sein du premier échangeur de chaleur 5. Ce faisant, le fluide réfrigérant se condense et sort à l’état liquide du premier échangeur de chaleur 5, ce dernier étant alors utilisé en tant que condenseur. Le fluide réfrigérant à l’état liquide est stocké dans le dispositif d’accumulation 6, et seule sa part liquide sort de ce dispositif d’accumulation 6 pour se diriger vers le quatrième échangeur de chaleur 10. Ceci est rendu possible car la première vanne 23 est en position ouverte, tandis que la deuxième vanne 25 est en position fermée.

Le fluide réfrigérant circule dans le quatrième échangeur de chaleur 10 à l’état liquide et il subit un sous-refroidissement forcé, c’est-à-dire un abaissement de sa température en dessous de sa température de condensation. Ce sous- refroidissement forcé est opéré grâce au flux d’air extérieur 19 qui traverse le quatrième échangeur de chaleur 10. En sortant de ce quatrième échangeur de chaleur 10, le fluide réfrigérant traverse le clapet anti -retour 34 et atteint le point de divergence 29. Le fluide réfrigérant à l’état liquide entre dans le premier échangeur de chaleur interne 36 en passant par la première passe 38. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite le premier dispositif de détente 16, à l’intérieur duquel il subit une détente. Le fluide réfrigérant se vaporise alors en traversant le deuxième échangeur de chaleur 17, ce dernier étant traversé par le flux d’air intérieur 18 envoyé dans l’habitacle. C’est ainsi que ce refroidissement de l’habitacle est opéré.

Le fluide réfrigérant à l’état gazeux sort ensuite du deuxième échangeur de chaleur 17 et parcourt la seconde passe 39 du premier échangeur de chaleur interne 36. Un transfert de calories se produit entre le fluide réfrigérant à l’état liquide présent dans la première passe 38 et le fluide réfrigérant à l’état gazeux présent dans la seconde passe 39 du premier échangeur de chaleur interne 36. Le fluide réfrigérant qui sort de la seconde passe 39 du premier échangeur de chaleur interne 36 rejoint enfin une entrée du dispositif de compression 4 pour qu’un nouveau cycle thermodynamique puisse prendre place dans le circuit de fluide réfrigérant 2.

Du côté de la branche 20 du circuit, le deuxième dispositif de détente 21 est en position fermée, si bien que le troisième échangeur de chaleur 22 est inopérant.

En ce qui concerne la boucle de liquide caloporteur 3, la pompe 13 est à l’arrêt, si bien qu’il n’existe pas de circulation de liquide caloporteur dans la première portion de la boucle de liquide caloporteur, entre le premier échangeur de chaleur 5 et le premier échangeur thermique 12. En revanche, le moyen de mise en circulation 48 est actif et fait circuler le liquide caloporteur dans la seconde portion de la boucle de liquide caloporteur, entre le premier échangeur de chaleur 5 et le deuxième échangeur thermique 35, de sorte à décharger les calories dans le flux d’air extérieur 19.

La figure 8 illustre un mode de fonctionnement correspondant à un refroidissement d’un composant d’une chaîne de traction électrique du véhicule via le fluide additionnel 9. Un tel composant est par exemple un moteur électrique de mise ne mouvement du véhicule, un dispositif de stockage d’énergie électrique ou encore un module électronique de puissance qui commande notamment le moteur électrique de mis en mouvement. Le comportement du fluide réfrigérant dans la première portion 14 est identique à celui de la figure 7, et on se reportera à la description de cette figure pour en connaître le descriptif. Ce mode de fonctionnement diffère de celui de la figure 7 en ce que le premier dispositif de détente 16 est placé dans une position fermée, interdisant toute circulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur 17.

La branche 20 est en revanche active, en ce sens que le troisième échangeur de chaleur 22 fonctionne comme un évaporateur. Le fluide réfrigérant à l’état liquide traverse la première passe 40 du deuxième échangeur de chaleur interne 37 et rejoint le deuxième dispositif de détente 21, à l’intérieur duquel il subit une détente. Le fluide réfrigérant se vaporise ensuite en traversant le troisième échangeur de chaleur 22, ce dernier étant traversé par le liquide caloporteur additionnel 9 qui échange thermiquement avec l’un ou l’autre des composants de la chaîne de traction électrique évoqué plus haut. C’est ainsi que le refroidissement de ce composant est opéré.

Le fluide réfrigérant à l’état gazeux sort ensuite du troisième échangeur de chaleur 22 et parcourt la seconde passe 42 du deuxième échangeur de chaleur interne 37. Un transfert de calories se produit entre le fluide réfrigérant à l’état liquide présent dans la première passe 40 et le fluide réfrigérant à l’état gazeux présent dans la seconde passe 42 du deuxième échangeur de chaleur interne 37. Le fluide réfrigérant qui sort de la seconde passe 42 du deuxième échangeur de chaleur interne 37 rejoint enfin l’entrée du dispositif de compression 4 pour qu’un nouveau cycle thermodynamique puisse prendre place dans le circuit de fluide réfrigérant 2.

La figure 9 illustre un mode de fonctionnement correspondant à une combinaison du mode de fonctionnement de la figure 7 avec le mode de fonctionnement de la figure 8. Ce mode de fonctionnement de la figure 9 met en œuvre simultanément un refroidissement de l’habitacle du véhicule et un refroidissement d’un composant de la chaîne de traction électrique du véhicule. Cette situation peut se produire par exemple quand le véhicule est en phase de charge rapide, ou de roulage rapide, avec des conditions de températures extérieures élevées. Le comportement du fluide réfrigérant dans la première portion 14 est identique à celui des figures 7 ou 8, et on se reportera à la description de ces figures pour en connaître le descriptif.

Dans le cas de la figure 9, la deuxième portion 15 et la branche 20 sont actives, en ce sens que le deuxième échangeur de chaleur 17 et le troisième échangeur de chaleur 22 fonctionnent simultanément en tant qu’évaporateur.

Au niveau du point de divergence 29, le fluide réfrigérant se sépare et circule dans chacun des échangeurs de chaleur interne 36, 37. Le premier dispositif de détente 16 et le deuxième dispositif de détente 21 mettent en œuvre une détente du fluide réfrigérant, ce dernier venant ensuite se vaporiser dans le deuxième échangeur de chaleur 17 et dans le troisième échangeur de chaleur 22. Le fluide réfrigérant qui sort de la seconde passe 39 du premier échangeur de chaleur interne 36 et de la seconde passe 42 du deuxième échangeur de chaleur interne 37 se mélange au niveau du point de convergence 32 pour ensuite rejoindre l’entrée du dispositif de compression 4, de manière à ce qu’un nouveau cycle thermodynamique puisse prendre place dans le circuit de fluide réfrigérant 2.

La figure 10 illustre un mode de fonctionnement dit de chauffage de l’habitacle par récupération d’énergie calorifique sur un composant de la chaîne de traction électrique. Ce dernier est mis à profit pour mettre en œuvre le cycle thermodynamique qui prend place dans le circuit de fluide réfrigérant 2. Ce mode de fonctionnement permet ainsi de chauffer le flux d’air intérieur 18 en utilisant une énergie qui autrement serait perdue par dissipation dans le flux d’air extérieur.

Pour ce faire, le premier échangeur de chaleur 5 décharge les calories générées par le dispositif de compression 4 dans le liquide caloporteur. La pompe 13 est active et le liquide caloporteur chaud peut alors rejoindre le premier échangeur thermique 12, et ainsi chauffé le flux d’air intérieur 18 envoyé dans l’habitacle. Le fluide réfrigérant est alors condensé et sa phase liquide est stockée dans le dispositif d’accumulation 6, que celui-ci soit en aval ou intégré au premier échangeur de chaleur 5.

La première vanne 23 est en position fermée, bloquant ainsi toute circulation de fluide réfrigérant vers le quatrième échangeur de chaleur 10. La deuxième vanne 25 est en position ouverte, autorisant une circulation de fluide réfrigérant dans la canalisation 33. Le deuxième dispositif de détente 21 est ouvert, et il génère une détente du fluide réfrigérant. La branche 20 est ainsi active, en ce sens que le troisième échangeur de chaleur 22 fonctionne comme un évaporateur. Le fluide réfrigérant à l’état liquide traverse la première passe 40 du deuxième échangeur de chaleur interne 37 et rejoint le deuxième dispositif de détente 21. Le fluide réfrigérant se vaporise ensuite en traversant le troisième échangeur de chaleur 22, ce dernier étant traversé par le liquide caloporteur additionnel 9 qui échange thermiquement avec l’un ou l’autre des composants de la chaîne de traction électrique, tels que listés ci-dessus. C’est ainsi que des calories sont récupérées sur la chaîne de traction électrique et exploitées pour mettre en œuvre la phase d’évaporation du cycle thermodynamique.

Le premier dispositif de détente 16 est placé dans une position fermée, empêchant toute circulation de fluide réfrigérant au sein de la deuxième portion 15 du circuit de fluide réfrigérant 2.

Le système de traitement thermique 1 selon le premier mode de réalisation, selon le deuxième mode de réalisation ou selon le troisième mode de réalisation peut comprendre des moyens pour acquérir des informations relatives au circuit de fluide réfrigérant 2, à la boucle de liquide caloporteur 3, à l’un des composants de la chaîne de traction électrique, notamment le dispositif de stockage d’énergie électrique, ou à l’habitacle, et des moyens pour agir sur les composants de ce système de traitement thermique de manière à atteindre des consignes fixées, notamment des températures du flux d’air intérieur 18, du fluide réfrigérant ou des vitesses de rotation du dispositif de compression 4. Cette gestion du système de traitement thermique 1 peut être opérée par un dispositif de contrôle qui peut prendre la forme d’un boîtier ou d’une unité électronique. Ce dispositif de contrôle est avantageusement en capacité de piloter le dispositif de compression 4, les vannes, les dispositifs de détente, la pompe et/ou le moyen de mise en circulation du liquide caloporteur. Le dispositif de contrôle agit ainsi sur la vitesse de rotation de ce dispositif de compression, notamment quand il s’agit d’un compresseur à moteur électrique intégré et à cylindrée fixe. On comprend de ce qui précède que la présente invention permet ainsi d’assurer simplement et à coûts optimisés le traitement thermique, par chauffage ou refroidissement, d’un composant de la chaîne de traction électrique, tel qu’une batterie ou un pack de batteries, et/ou de l’habitacle du véhicule. Les buts que s’est fixée l’invention sont atteints, en mettant à disposition un système de traitement thermique qui exécute avec des moyens réduits une fonction de refroidissement de l’habitacle, une fonction de récupération d’énergie sur un composant de la chaîne de traction électrique et une fonction de traitement thermique de l’un des composants de cette chaîne de traction électrique du véhicule. L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tous moyens ou configurations équivalentes et à toute combinaison techniquement opérant de tels moyens. En particulier, l’architecture du circuit de fluide réfrigérant ou de la boucle de liquide caloporteur peut être modifiée sans nuire à l’invention dans la mesure où il remplit les fonctionnalités décrites dans le présent document.