[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent notamment équiper un véhicule automobile. Dans cet exemple d’application, ces systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel que l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de plusieurs échangeurs de chaleur.

Technique antérieure

[2] Les systèmes de conditionnement thermique font couramment appel à une boucle de fluide réfrigérant et à une boucle de fluide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. Le brevet EP2933586 B1 en est un exemple. La boucle de fluide réfrigérant est formée de sorte que le fluide réfrigérant cède de la chaleur à un liquide caloporteur dans un échangeur de chaleur bifluide, puis traverse un échangeur de chaleur disposé dans l’habitacle, encore appelé évaporateur. Cet échangeur de chaleur permet de refroidir l’habitacle. Le chauffage de l’habitacle est lui assuré notamment par un radiateur de chauffage qui dissipe la chaleur du liquide caloporteur dans le flux d’air envoyé à l’habitacle.

[3] Le circuit de fluide réfrigérant comporte une boucle principale ainsi que de multiples branches de dérivation qui permettent de réaliser de multiples combinaisons de circulation du fluide réfrigérant. De nombreux modes de fonctionnement peuvent ainsi être obtenus, comme par exemple le refroidissement de l’air de l’habitacle, le chauffage de l’air de l’habitacle, la déshumidification de l’air de l’habitacle, ou encore le refroidissement des batteries du véhicule.

[4] L’implémentation d’un tel circuit peut toutefois être délicate. En effet, l’encombrement de chaque portion de circuit peut être problématique, car d’autres composants ou sous-systèmes sont également à implanter dans le même environnement. De plus, le nombre et la nature des composants nécessaires, comme par exemple les vannes de détente, peuvent engendrer un coût élevé du système de conditionnement thermique, ce qui limite sa diffusion à grande échelle.

[5] De plus, il peut être intéressant de disposer de modes de fonctionnement supplémentaires. Il existe ainsi un besoin de pouvoir disposer de systèmes de conditionnement thermique plus faciles à intégrer, au coût réduit et présentant des performances thermodynamiques optimisées.

Résumé

[6] A cette fin, la présente divulgation propose un système de conditionnement thermique comportant :

- Un circuit de liquide caloporteur configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,

- Un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant :

Une boucle principale comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant :

Un dispositif de compression,

Un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,

Un premier dispositif de détente,

Un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air,

Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comportant successivement un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur,

Une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement, la deuxième branche de dérivation comportant successivement un troisième dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur, la boucle principale comportant un premier échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier point de raccordement, et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du deuxième point de raccordement, le circuit de fluide réfrigérant étant configuré de sorte que le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur rejoint le dispositif de compression uniquement en passant par le quatrième point de raccordement et par le deuxième point de raccordement.

[7] Cette architecture du circuit de fluide réfrigérant fournit une base simple à mettre en oeuvre tout en permettant de nombreux modes de fonctionnement différents.

[8] Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

[9] Le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air.

[10] Le premier flux d’air est un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.

[11] Le deuxième flux d’air est un flux d’air extérieur à l’habitacle d’un véhicule automobile.

[12] Le troisième échangeur de chaleur est configuré pour être couplé thermiquement avec un premier élément d’une chaîne de traction électrique d’un véhicule automobile.

[13] Le premier élément de la chaîne de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire de liquide caloporteur.

[14] Le premier élément de la chaîne de traction électrique du véhicule est une batterie de stockage d’énergie électrique. [15] Le premier élément de la chaîne de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule.

[16] Le premier élément de la chaîne de traction électrique du véhicule est un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.

[17] Selon un autre mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour être couplé thermiquement avec un premier élément d’une chaîne de traction électrique d’un véhicule automobile.

[18] Le troisième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air. Le premier flux d’air est un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile et le deuxième flux d’air est un flux d’air extérieur à l’habitacle d’un véhicule automobile.

[19] La boucle principale comporte un deuxième échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval du premier point de raccordement et en amont du troisième point de raccordement, et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du quatrième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.

[20] La boucle principale A comporte un quatrième dispositif de détente disposé en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement.

[21] Le quatrième dispositif de détente peut être disposé en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du quatrième point de raccordement. Le quatrième dispositif de détente peut également être disposé en aval du quatrième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.

[22] Le quatrième dispositif de détente est par exemple un détendeur électronique.

[23] La boucle principale comporte un premier clapet anti-retour disposé en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du quatrième point de raccordement.

[24] Une longueur de circuit de fluide réfrigérant comprise entre le premier clapet anti-retour et le quatrième point de raccordement est inférieure à 10 centimètres. [25] La première branche de dérivation comporte un deuxième clapet anti-retour disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur.

[26] Selon un autre mode de réalisation, la boucle principale comporte un premier clapet anti-retour disposé en aval du quatrième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.

[27] La boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval de l’échangeur bifluide.

[28] Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant est disposé en amont du premier échangeur interne.

[29] Le circuit de liquide caloporteur comporte un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le premier flux d’air.

[30] Le circuit de liquide caloporteur comporte un cinquième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le deuxième flux d’air.

[31] La boucle principale comporte un troisième échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval du troisième point de raccordement et le fluide réfrigérant à basse pression en amont du quatrième point de raccordement.

[32] Le circuit de liquide caloporteur comprend une boucle primaire et une boucle secondaire.

[33] Le quatrième échangeur de chaleur est disposé sur la boucle primaire de liquide caloporteur.

[34] Le cinquième échangeur de chaleur est disposé sur la boucle secondaire de liquide caloporteur.

[35] La boucle secondaire comprend une branche de dérivation s’étendant entre un premier point de connexion disposé sur la boucle primaire en amont du quatrième échangeur de chaleur à un deuxième point de connexion disposé sur la boucle primaire en aval du quatrième échangeur de chaleur.

[36] Le circuit de liquide caloporteur comporte une pompe de circulation de liquide caloporteur. [37] La divulgation concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit mode de récupération d’énergie étendu, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le troisième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, et retourne au dispositif de compression.

[38] La divulgation se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit mode de récupération d’énergie étendu, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur, et retourne au dispositif de compression.

[39] La divulgation concerne également un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression où il passe à haute pression, et circule dans l’échangeur bifluide où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale, le premier débit circule dans le deuxième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du deuxième flux d’air, rejoint la boucle principale au deuxième point de raccordement, le deuxième débit circule successivement dans le premier dispositif de détente où le fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire, la pression intermédiaire étant inférieure à la haute pression et supérieure à la basse pression, dans le premier échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du premier flux d’air, dans le quatrième dispositif de détente où il passe à basse pression, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement, et le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression.

[40] La divulgation se rapporte aussi à un système de conditionnement thermique comportant :

- Un circuit de liquide caloporteur configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,

- Un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant :

Une boucle principale comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant :

Un dispositif de compression,

Un échangeur bifluide agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,

Un premier dispositif de détente,

Un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air,

Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comportant successivement un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur,

Une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement, la deuxième branche de dérivation comportant successivement un troisième dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur, la boucle principale comportant un premier échangeur de chaleur interne configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier point de raccordement et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du deuxième point de raccordement, le circuit de fluide réfrigérant étant configuré de sorte que le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur rejoint le dispositif de compression uniquement en passant par le quatrième point de raccordement et par le deuxième point de raccordement, dans lequel le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour être couplé thermiquement avec un premier élément d’une chaîne de traction électrique d’un véhicule automobile , dans lequel le troisième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air , dans lequel le premier flux d’air est un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile et dans lequel le deuxième flux d’air est un flux d’air extérieur à l’habitacle d’un véhicule automobile.

Brève description des dessins

[41] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

[42] [Fig. 1] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de réalisation de l’invention,

[43] [Fig. 2] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,

[44] [Fig. 3] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante de réalisation du premier mode de réalisation,

[45] [Fig. 4] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante de réalisation du deuxième mode de réalisation,

[46] [Fig. 5] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation de l’invention,

[47] [Fig. 6] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon une variante de réalisation du troisième mode de réalisation, [48] [Fig. 7] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un quatrième mode de réalisation de l’invention,

[49] [Fig. 8] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 4 fonctionnant suivant un mode de fonctionnement dit mode de récupération d’énergie étendu,

[50] [Fig. 9] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 5 fonctionnant suivant un mode de fonctionnement dit mode de récupération d’énergie étendu,

[51] [Fig. 10] est une vue schématique du système de conditionnement thermique de la figure 4 fonctionnant suivant un mode de fonctionnement dit mode de déshumidification parallèle.

Description des modes de réalisation

[52] Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre, par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations. Ainsi, dans certains modes de réalisation un deuxième élément peut être présent sans que le premier élément soit présent.

[53] Dans la description qui suit, le terme " un premier élément en amont d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé avant le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré. Dans le cas du circuit de fluide réfrigérant, le terme « un premier élément est en amont d’un deuxième élément » signifie que le fluide réfrigérant parcourt successivement le premier élément, puis le deuxième élément, sans passer par le dispositif de compression. Autrement dit, le fluide réfrigérant sort du dispositif de compression, traverse éventuellement ou plusieurs éléments, puis traverse le premier élément, puis le deuxième élément, puis regagne le dispositif de compression, éventuellement après avoir traversé d’autres éléments.

[54] Le terme « un deuxième élément est placé entre un premier élément et un troisième élément » signifie que le plus court trajet pour passer du premier élément au troisième élément passe par le deuxième élément.

[55] Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système.

[56] Une unité électronique de contrôle, non représentée sur les figures, reçoit des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques physiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit de fluide réfrigérant. La pression et la température du fluide réfrigérant sont des exemples de caractéristiques mesurées. L’unité électronique de contrôle reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs du système, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues tout en optimisant les performances thermodynamiques.

[57] Chacun des dispositifs de détente employés peut être un détendeur électronique, un détendeur thermostatique, ou un orifice calibré. Dans le cas d’un détendeur électronique, la section de passage permettant de faire passer le fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, l’unité de contrôle du système pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant. Chacun des détendeurs peut être étanche en position de fermeture. Chacun des détendeurs peut aussi avoir un débit de fuite non nul, et une vanne d’arrêt peut être ajoutée en série de façon à interrompre la circulation du fluide réfrigérant. [58] Le dispositif de compression 3 peut être un compresseur électrique, c'est-à- dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le dispositif de compression 3 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 3a du dispositif de compression, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie 3b du dispositif de compression 3. Les pièces mobiles internes du compresseur 3 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 3a à une haute pression côté sortie 3b. Après détente dans un ou plusieurs dispositifs de détente, le fluide réfrigérant rejoint l’entrée 3a du compresseur 3 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.

[59] Chaque point de raccordement 11 à 14 permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant en ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement est réalisé en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vanne d’arrêt, clapet anti-retour ou dispositif de détente compris sur chacune des branches se rejoignant. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement.

[60] Les clapets anti-retour et les dispositifs de détente permettent ainsi de diriger sélectivement le fluide réfrigérant dans les différentes branches du circuit de réfrigérant, afin d’assurer différents modes de fonctionnement, comme il sera décrit ultérieurement.

[61] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 2 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants peuvent aussi être employés, tel le R134a, ou encore le R290.

[62] On a représenté sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 comportant :

- Un circuit de liquide caloporteur 1 configuré pour faire circuler un liquide caloporteur,

- Un circuit de fluide réfrigérant 2 configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant 2 comportant :

Une boucle principale A comprenant successivement selon le sens de parcours du fluide réfrigérant : Un dispositif de compression 3,

Un échangeur bifluide 4 agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant 2 et sur le circuit de liquide caloporteur 1 de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur,

Un premier dispositif de détente 5,

Un premier échangeur de chaleur 6 configuré pour échanger de la chaleur avec un premier flux d’air F1 ,

Une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 11 disposé sur la boucle principale A en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier dispositif de détente 5 à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 6 et en amont du dispositif de compression 3, la première branche de dérivation B comportant successivement un deuxième dispositif de détente 7 et un deuxième échangeur de chaleur 8,

Une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A en aval du premier point de raccordement 11 et en amont du premier dispositif de détente 5 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 6 et en amont du deuxième point de raccordement 12, la deuxième branche de dérivation C comportant successivement un troisième dispositif de détente 9 et un troisième échangeur de chaleur 10, la boucle principale A comportant un premier échangeur de chaleur interne 17 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval de l’échangeur bifluide 4 et en amont du premier point de raccordement 11 et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du deuxième point de raccordement 12, le circuit de fluide réfrigérant 2 étant configuré de sorte que le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur 6 rejoint le dispositif de compression 3 uniquement en passant par le quatrième point de raccordement 14 et par le deuxième point de raccordement 12.

[63] Ainsi, dans un mode de fonctionnement normal du système de conditionnement thermique 100, le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur 6 rejoint toujours le dispositif de compression 3 sans quitter la boucle principale A. On entend par mode de fonctionnement normal un fonctionnement sans panne d’un composant, où tous les éléments du système sont opérationnels ainsi que correctement assemblés ensemble. Autrement dit, le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur 6 ne peut rejoindre le dispositif de compression 3 qu’en transitant par le quatrième point de raccordement 14 et par le deuxième point de raccordement 12. Le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur 6 passe d’abord par le quatrième point de raccordement 14, puis par le deuxième point de raccordement 12, puis rejoint l’entrée basse pression du compresseur 3. En d’autres termes, le circuit de fluide réfrigérant 2 est dépourvu de branche de dérivation qui permettrait au fluide réfrigérant sortant du premier échangeur de chaleur 6 de rejoindre le dispositif de compression 3 sans passer successivement par le quatrième point de raccordement 14 puis par le deuxième point de raccordement 12.

[64] Le premier échangeur de chaleur 6 possède une entrée 6a de fluide réfrigérant et une sortie 6b de fluide réfrigérant. La portion de boucle principale A comprise entre la sortie 6b du premier échangeur de chaleur 6 et le quatrième point de raccordement 14 ne comporte aucun autre point de raccordement permettant de rediriger le fluide réfrigérant. Un dispositif possédant exactement une entrée et une sortie, tel un dispositif de détente, une vanne d’arrêt ou un clapet anti-retour peut être disposé sur cette portion de boucle principale, comme il sera détaillé ultérieurement.

[65] La première branche de dérivation B est disposée en parallèle d’une portion de la boucle principale A comprenant le premier dispositif de détente 5 et le premier échangeur de chaleur 6. De même, la deuxième branche de dérivation C est disposée en parallèle de la portion de la boucle principale A comprenant le premier dispositif de détente 5 et le premier échangeur de chaleur 6. La première branche de dérivation B et la deuxième branche de dérivation C sont disposées en parallèle l’une de l’autre.

[66] Selon le premier et le deuxième mode de réalisation ainsi que sur leur variante respective, illustrés sur les figures 1 à 4, le deuxième échangeur de chaleur 8 est configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air F2. [67] Sur l’exemple d’application illustré ici, le premier flux d’air F1 est un flux d’air intérieur Fi à un habitacle d’un véhicule automobile. Le deuxième flux d’air F2 est un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle d’un véhicule automobile.

[68] On entend par flux d’air intérieur Fi un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air intérieur peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, désignée fréquemment par le terme Anglais « FIVAC », pour « Fleating, Ventilating and Air Conditioning ». Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures. Un premier groupe moto-ventilateur, non représenté, est disposé dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air intérieur Fi.

[69] On entend par flux d’air extérieur Fe un flux d’air qui n’est pas à destination de l’habitacle du véhicule. Autrement dit, ce flux d’air Fe reste à l’extérieur de l’habitacle du véhicule. Un deuxième groupe moto-ventilateur, également non représenté, peut être activé afin d’augmenter si nécessaire le débit du flux d’air extérieur Fe. Le débit d’air assuré par le premier ainsi que par le deuxième groupe moto-ventilateur peut être ajusté par exemple par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique 100.

[70] Sur le mode de réalisation des figures 1 à 4, le troisième échangeur de chaleur 10 est configuré pour être couplé thermiquement avec un premier élément 25 d’une chaîne de traction électrique d’un véhicule automobile.

[71] Le premier élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec un liquide caloporteur circulant dans une boucle auxiliaire 26 de liquide caloporteur. Le premier élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule est ici une batterie de stockage d’énergie électrique. La batterie 25 peut fournir l’énergie nécessaire à la traction du véhicule. La boucle auxiliaire 26 de liquide caloporteur est isolée du reste du circuit de fluide caloporteur 1 . Autrement dit, le liquide caloporteur circulant dans la boucle auxiliaire 26 ne peut pas se mélanger avec le liquide caloporteur du circuit 1 .

[72] Selon une variante de réalisation, le premier élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule comprend un moteur électrique de traction du véhicule. [73] Selon une autre variante de réalisation, le premier élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule est un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.

[74] Selon le troisième mode de réalisation du système de conditionnement thermique ainsi que selon sa variante, illustrés sur la figure 5 et sur la figure 6, le deuxième échangeur de chaleur 8 est configuré pour être couplé thermiquement avec un premier élément 25 d’une chaîne de traction électrique d’un véhicule automobile.

[75] Dans ce cas, le troisième échangeur de chaleur 10 est configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième flux d’air F2. Comme précédemment, le premier flux d’air F1 est un flux d’air intérieur Fi à un habitacle d’un véhicule automobile et le deuxième flux d’air F2 est un flux d’air extérieur Fe à l’habitacle d’un véhicule automobile. Autrement dit, le troisième mode de réalisation et sa variante diffère du premier et du deuxième mode de réalisation par le rôle du deuxième échangeur de chaleur 8 et du troisième échangeur de chaleur 10 qui est échangé. L’architecture générale du circuit de fluide réfrigérant reste la même.

[76] Une première section d’échange thermique 17a du premier échangeur de chaleur interne 17 est disposée sur la boucle principale A entre l’échangeur bifluide 4 et le premier point de raccordement 11. Une deuxième section d’échange thermique 17b du premier échangeur de chaleur interne 17 est disposée sur la boucle principale A en aval du deuxième point de raccordement 12. La première section d’échange thermique 17a et la deuxième section d’échange thermique 17b sont couplées thermiquement de façon à réaliser un échange thermique entre le fluide réfrigérant à haute pression et le fluide réfrigérant à basse pression.

[77] Sur les modes de réalisation des figures 1 à 4, la boucle principale A comporte un deuxième échangeur de chaleur interne 18 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval du premier point de raccordement 11 et en amont du troisième point de raccordement 13, et le fluide réfrigérant à basse pression en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième point de raccordement 12. Une première section d’échange thermique 18a du deuxième échangeur de chaleur interne 18 est disposée sur la boucle principale A entre le premier point de raccordement 11 et le troisième point de raccordement 13. Une deuxième section d’échange thermique 18b du deuxième échangeur de chaleur interne 18 est disposée sur la boucle principale A en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième point de raccordement 12. La première section d’échange thermique 18a et la deuxième section d’échange thermique 18b sont couplées thermiquement.

[78] La boucle principale A comporte un quatrième dispositif de détente 15 disposé en aval du premier échangeur de chaleur 6 et en amont du deuxième point de raccordement 12. Sur le deuxième mode de réalisation ainsi que sur sa variante, illustrés respectivement sur la figure 2 et sur la figure 4, le quatrième dispositif de détente 15 est plus précisément disposé en aval du premier échangeur de chaleur 6 et en amont du quatrième point de raccordement 14. Le quatrième dispositif de détente 15 est par exemple un détendeur électronique. Le quatrième dispositif de détente 15 permet des modes de fonctionnement dans lesquels la pression du fluide réfrigérant est plus élevée dans le premier échangeur de chaleur 6 que dans le deuxième échangeur de chaleur 8. Selon une variante non représentée, le quatrième dispositif de détente 15 est disposé entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième point de raccordement 12, c’est-à-dire en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième point de raccordement 12.

[79] Selon une variante du premier mode de réalisation, illustré sur la figure 3, la boucle principale A comporte un premier clapet anti-retour 21 disposé en aval du premier échangeur de chaleur 6 et en amont du quatrième point de raccordement 14. Autrement dit, la première variante illustrée sur figure 3 diffère du premier mode de réalisation, illustré sur la figure 1 , par l’ajout du premier clapet anti-retour 21 . Le clapet anti-retour 21 bloque une circulation de fluide réfrigérant depuis le quatrième point de raccordement 14 vers la sortie 6b du premier échangeur de chaleur 6.

[80] Une longueur de circuit de fluide réfrigérant comprise entre le premier clapet anti-retour 21 et le quatrième point de raccordement 14 est ici inférieure à 10 centimètres. Cette distance réduite permet de minimiser la quantité de fluide réfrigérant comprise entre le quatrième point de raccordement 14 et le premier clapet anti-retour 21 , tout en permettant une intégration mécanique aisée du premier clapet anti-retour 21 . [81] Sur la variante du premier mode de réalisation, et tel qu’illustré sur la figure 3, la première branche de dérivation B comporte un deuxième clapet anti-retour 22 disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 8. Le deuxième clapet anti retour 22 est disposé en amont du deuxième point de raccordement 12. Le deuxième clapet anti-retour 22 bloque une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le deuxième échangeur de chaleur 8.

[82] Selon un troisième mode de réalisation, illustré sur la figure 5, la boucle principale A comporte un premier clapet anti-retour 21 disposé en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième point de raccordement 12. Le clapet anti-retour 21 bloque une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le quatrième point de raccordement 14. Dans ce mode de réalisation, la première branche de dérivation B est dépourvue de clapet anti-retour.

[83] La boucle principale A comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 23 disposé en aval de l’échangeur bifluide 4. Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 23 est disposé en amont du premier échangeur interne 17. Le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 23 est ici une bouteille déshydratante.

[84] Le circuit de liquide caloporteur 1 comporte un quatrième échangeur de chaleur 16 configuré pour échanger de la chaleur avec le premier flux d’air F1 . Le circuit de liquide caloporteur 1 comporte également un cinquième échangeur de chaleur 20 configuré pour échanger de la chaleur avec le deuxième flux d’air F2.

[85] Lorsque le premier flux d’air F1 est, comme sur l’exemple illustré ici, un flux d’air Fi intérieur à l’habitacle d’un véhicule automobile, le quatrième échangeur de chaleur 16 peut ainsi chauffer l’habitacle, en dissipant de la chaleur dans le flux d’air Fi destiné à alimenter l’intérieur de l’habitacle. Le quatrième échangeur de chaleur 16 est disposé en aval du premier échangeur de chaleur 6 selon un sens d’écoulement du flux d’air intérieur Fi.

[86] Lorsque le deuxième flux d’air F2 est un flux d’air extérieur à l’habitacle d’un véhicule automobile, le cinquième échangeur de chaleur 20 peut dissiper la chaleur provenant de la condensation du fluide réfrigérant dans l’échangeur bifluide 4. Ce fonctionnement peut intervenir par exemple lorsque le système de conditionnement thermique fonctionne en mode refroidissement de l’habitacle, dans lequel le premier échangeur 6 fonctionne en évaporateur. Le cinquième échangeur de chaleur 20 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 8 selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur Fe. Autrement dit, le cinquième échangeur de chaleur 20 reçoit un flux d’air qui n’a pas été affecté par un échange thermique avec un autre échangeur de chaleur.

[87] Selon un quatrième mode de réalisation, illustré sur la figure 7, la boucle principale A comporte un troisième échangeur de chaleur interne 19 configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant à haute pression en aval du troisième point de raccordement 13 et le fluide réfrigérant à basse pression en amont du quatrième point de raccordement 14.

[88] Une première section d’échange thermique 19a du troisième échangeur de chaleur interne 19 est disposée sur la boucle principale A entre le troisième point de raccordement 13 et le premier dispositif de détente 5. Une deuxième section d’échange thermique 19b du troisième échangeur de chaleur interne 19 est disposée sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 6 et en amont du quatrième point de raccordement 14. La première section d’échange thermique 19a et la deuxième section d’échange thermique 19b sont couplées thermiquement. Lorsque la boucle principale A comporte un quatrième dispositif de détente 15 où un premier clapet anti-retour 21 , la deuxième section d’échange thermique 19b est disposée en aval du quatrième dispositif de détente 15, respectivement du premier clapet anti-retour 21 . Le troisième échangeur interne 19 complète l’action du premier échangeur interne 17 et du deuxième échangeur interne 18, et augmente la variation d’enthalpie du fluide réfrigérant entre la sortie 3b du dispositif de compression 3 et l’entrée du premier dispositif de détente 5.

[89] Le circuit de liquide caloporteur 1 comprend une boucle primaire 41 et une boucle secondaire 42. Le quatrième échangeur de chaleur 16 est disposé sur la boucle primaire 41 de liquide caloporteur. Le cinquième échangeur de chaleur 20 est disposé sur la boucle secondaire 42 de liquide caloporteur. La boucle secondaire 42 comprend une branche de dérivation 43 s’étendant entre un premier point de connexion 31 disposé sur la boucle primaire 41 en amont du quatrième échangeur de chaleur 16 à un deuxième point de connexion 32 disposé sur la boucle primaire 41 en aval du quatrième échangeur de chaleur 16. Le cinquième échangeur de chaleur 20 est disposé sur la branche de dérivation 43. La boucle secondaire 42 est formée par la branche de dérivation 43 et par la portion de boucle primaire 41 s’étendant entre le deuxième point de connexion 32 et le premier point de connexion 31 .

[90] Le circuit de liquide caloporteur 1 comporte une pompe de circulation 33 de liquide caloporteur. La pompe de circulation 33 de liquide caloporteur est disposée entre le deuxième point de connexion 32 et l’échangeur bifluide 4. La pompe de circulation 33 est configurée pour faire circuler le liquide caloporteur de l’échangeur bifluide 4 vers le deuxième point de connexion 32. La pompe de circulation 33 de liquide caloporteur est disposée sur une portion commune à la boucle primaire 41 et à la boucle secondaire 42. Des vannes d’arrêt, non représentées, permettent de réaliser une circulation de liquide caloporteur soit seulement dans la boucle primaire 41 , soit seulement dans la boucle secondaire 42, soit conjointement dans la boucle primaire 41 et dans la boucle secondaire 42.

[91] La figure 8 schématise un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon le premier et le deuxième mode de réalisation, dans un mode dit mode de récupération d’énergie étendu, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 3 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur bifluide 4 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le troisième dispositif de détente 9 où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur 10 où il absorbe de la chaleur, et retourne au dispositif de compression 3.

[92] Sur la figure 8 ainsi que sur les figures 9 et 10, les portions de circuit de fluide réfrigérant 2 dans lesquelles du fluide réfrigérant circule sont représentées en traits épais. Les portions dans lesquelles le fluide réfrigérant ne circulent pas sont représentées en traits pointillés.

[93] Dans ce mode de fonctionnement, le premier dispositif de détente 5 est en position fermée de façon à interdire la circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur 6. De même, le deuxième dispositif de détente 7 est en position fermée de manière à interdire la circulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur 8. Lorsque le quatrième dispositif de détente 15 est d’un type possédant une position fermée assurant un débit nul, celui-ci est également en position fermée, de façon à éviter que le fluide réfrigérant provenant du quatrième point de raccordement 14 puisse rejoindre le premier échangeur 6 en traversant le quatrième dispositif de détente 15. Une accumulation de fluide réfrigérant liquide dans le premier échangeur de chaleur 6, lorsque celui-ci reçoit un flux d’air frais, est ainsi évitée. Le troisième dispositif de détente 9 est dans une position permettant le passage de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur de chaleur 10. La chaleur dissipée par l’élément 25 de la chaîne de traction est récupérée au niveau du troisième échangeur de chaleur 10. Le degré d’ouverture du troisième dispositif de détente 9 est ajusté en fonction de la quantité de chaleur à échanger dans le troisième échangeur de chaleur 10. La chaleur récupérée dans le circuit de liquide caloporteur 1 au niveau de l’échangeur bifluide 4 est dissipée dans le quatrième échangeur de chaleur 16 et permet le chauffage de l’habitacle. Le deuxième clapet anti-retour 22 empêche que le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du troisième échangeur de chaleur 10 puisse, au niveau du deuxième point de raccordement 12, rejoindre le deuxième échangeur 8 et s’y accumuler. En effet, lorsque la température ambiante, correspondant à la température du flux d’air extérieur Fe, est froide, par exemple proche de 0°C, le fluide réfrigérant présent dans le deuxième échangeur de chaleur 8 est susceptible de se condenser. Grâce au clapet anti-retour, une accumulation de réfrigérant liquide dans le deuxième échange de chaleur 8 est ainsi évitée. La quantité de fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du système de conditionnement thermique est réduite. De même, le volume nécessaire pour le dispositif d’accumulation 23 est réduit. La variation, suivant les modes de fonctionnement employés, de la masse de fluide réfrigérant circulant dans le circuit de fluide réfrigérant 2 est minimisée, ce qui permet un fonctionnement plus stable du système de conditionnement thermique. Ce mode de fonctionnement permet de réaliser, par ambiance froide, une récupération d’énergie du premier élément 25 de la chaîne de traction sans déstabiliser le fonctionnement du système de conditionnement thermique.

[94] La figure 9 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon le troisième mode de réalisation, dans un mode dit mode de récupération d’énergie étendu, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 3 où il passe à haute pression, et circule successivement dans l’échangeur bifluide 4 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, dans le deuxième dispositif de détente 7 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 8 où il absorbe de la chaleur, et retourne au dispositif de compression 3.

[95] Dans ce mode de fonctionnement, illustré sur la figure 9, le premier dispositif de détente 5 est en position fermée de façon à interdire la circulation de fluide réfrigérant dans le premier échangeur de chaleur 6. De même, le troisième dispositif de détente 9 est en position fermée de manière à interdire la circulation de fluide réfrigérant dans le troisième échangeur de chaleur 10. Le deuxième dispositif de détente 7 est dans une position permettant le passage de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur 8. Le degré d’ouverture du deuxième dispositif de détente 7 est ajusté en fonction de la quantité de chaleur à échanger dans le deuxième échangeur de chaleur 8. Selon ce mode de réalisation dans lequel un seul échangeur de chaleur interne 17 est présent, la boucle principale A comporte un unique clapet anti-retour 21 disposé entre le quatrième point de raccordement 14 et le deuxième point de raccordement 12. Le clapet anti-retour 21 empêche que le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du deuxième échangeur de chaleur 8 puisse rejoindre le premier échangeur 6 ainsi le troisième échangeur 10 et s’y condenser lorsque la température du flux d’air extérieur Fe est basse, par exemple 0°C. Une accumulation de fluide réfrigérant liquide dans le troisième échangeur de chaleur 10 ainsi que dans le premier échangeur de chaleur 6 est ainsi évitée. Un unique clapet anti-retour 21 suffit à bloquer une circulation de fluide réfrigérant vers deux échangeurs de chaleur distincts, puisque cet unique clapet anti-retour 21 empêche une circulation de fluide réfrigérant depuis le deuxième point de raccordement 12 vers le quatrième point de raccordement 14. Comme précédemment, le clapet anti-retour 21 empêche une condensation de fluide réfrigérant dans les échangeurs de chaleur inactifs en raison de la position fermée des dispositifs de détente les alimentant en fluide réfrigérant. Le mode de récupération d’énergie depuis le premier élément 25 de la chaîne de traction est optimisé, puisqu’il est possible de récupérer la chaleur du premier élément 25 afin de chauffer l’habitacle, même lorsque la température ambiante est négative, sans déstabiliser le fonctionnement du système de conditionnement thermique 100.

[96] La figure 10 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique selon le deuxième mode de réalisation, dans un mode dit de déshumidification parallèle, dans lequel le fluide réfrigérant circule dans le dispositif de compression 3 où il passe à haute pression, et circule dans l’échangeur bifluide 4 où il cède de la chaleur au liquide caloporteur, se divise entre un premier débit circulant dans la première branche de dérivation B et un deuxième débit circulant dans la boucle principale A, le premier débit circule dans le deuxième dispositif de détente 7 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 8 où il absorbe de la chaleur du deuxième flux d’air F2, rejoint la boucle principale A au deuxième point de raccordement 12, le deuxième débit circule successivement dans le premier dispositif de détente 5 où le fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire, la pression intermédiaire étant inférieure à la haute pression et supérieure à la basse pression, dans le premier échangeur de chaleur 6 où il absorbe de la chaleur du premier flux d’air F1 , dans le quatrième dispositif de détente 15 où il passe à basse pression, le premier débit de fluide réfrigérant à basse pression et le deuxième débit de fluide réfrigérant à basse pression se rejoignent au deuxième point de raccordement 12, et le fluide réfrigérant à basse pression retourne au dispositif de compression 3.

[97] Dans ce mode de fonctionnement, la pression du fluide réfrigérant est plus élevée dans le premier échangeur de chaleur 6 que dans le deuxième échangeur de chaleur 8. Lorsque la température extérieure, correspondant à la température du flux d’air extérieur Fe est négative, il est possible de détendre le fluide réfrigérant traversant le deuxième dispositif de détente 7 à une pression suffisamment basse pour obtenir une température d’évaporation inférieure à la température ambiante, tout en permettant une température d’évaporation dans le premier échangeur 6 suffisamment élevée pour ne pas risquer un givrage du flux d’air intérieur Fi. La chaleur récupérée du flux d’air extérieur Fe est transférée au liquide caloporteur du circuit 1 et permet de chauffer le flux d’air intérieur au niveau du quatrième échangeur de chaleur 16. Ce mode de fonctionnement permet de déshumidifier l’air de l’habitacle dans une large plage de températures ambiante, ce qui permet une optimisation de la consommation énergétique en conditions d’utilisation réelle du véhicule.

[98] Selon la variante non représentée dans laquelle le quatrième dispositif de détente 15 est disposé en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du deuxième point de raccordement 12, le quatrième dispositif de détente 15 permet un fonctionnement du système de conditionnement thermique avec une pression dans le premier échangeur 6 et dans le troisième échangeur 10 qui est supérieure à la pression dans le deuxième échangeur 8. En effet, le quatrième échangeur 15 permet de détendre le fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur 6 et du troisième échangeur 10.