Domaine technique

[1] La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent par exemple équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent d’assurer une régulation thermique de différents organes du véhicule, comme par exemple l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, lorsque le véhicule est à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur.

Technique antérieure

[2] Il est bien connu, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique, de refroidir un ou plusieurs éléments de la chaîne de traction électrique. En particulier, il est souhaitable de refroidir la batterie de stockage d’énergie électrique afin de la maintenir dans une plage de température favorable à son fonctionnement. Un tel refroidissement est assuré grâce à un échangeur de chaleur fonctionnant en évaporateur de fluide réfrigérant, et couplé thermiquement avec la batterie. Le débit de fluide réfrigérant nécessaire est en général fourni par un compresseur unique. La volonté de réduire la durée de charge de la batterie conduit à utiliser des puissances électriques de charge de plus en plus élevées, ce qui augmente aussi le besoin en puissance de refroidissement à fournir. Un compresseur unique peut devenir insuffisant pour assurer un débit de fluide réfrigérant adéquat. Des applications faisant appel à deux compresseurs distincts ont ainsi été développées. L’une d’entre elles est décrite dans le brevet FR3075705.

[3] Il est par ailleurs classique de réaliser le chauffage de l’habitacle du véhicule en condensant le fluide réfrigérant à haute pression dans un échangeur de chaleur traversé par un flux d’air alimentant l’habitacle. Un dispositif de chauffage électrique additionnel est fréquemment utilisé en complément, afin d’accélérer le chauffage par ambiance froide, notamment lorsque la température ambiante est négative. Un tel dispositif de chauffage additionnel présente les inconvénients d’augmenter le cout, l’encombrement et le poids du système. [4] Il existe donc un besoin de disposer d’un système de conditionnement thermique capable de fournir une puissance de refroidissement batterie plus élevée que celle des systèmes existants, tout en étant également capable d’assurer le chauffage de l’habitacle du véhicule avec un faible temps de réponse sans utiliser de dispositif de chauffage additionnel. Il est également souhaitable de disposer de modes de fonctionnement permettant de diminuer la consommation énergétique du système, en adaptant aux conditions de fonctionnement la récupération de la chaleur des différentes sources de chaleur disponibles.

Résumé

[5] A cette fin, la présente invention propose Système de conditionnement thermique comportant 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 circulation du fluide réfrigérant:

-- un premier dispositif de compression ,

-- un deuxième dispositif de compression ,

-- un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur ,

-- un premier détendeur ,

-- un premier évaporateur ,

Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier détendeur à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier dispositif de compression et en amont du deuxième dispositif de compression, la première branche de dérivation comportant successivement un deuxième détendeur et un deuxième évaporateur , un premier échangeur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier détendeur, et sur la première branche de dérivation en aval du deuxième détendeur et en amont du deuxième évaporateur.

[6] Cette architecture de circuit, associant deux dispositifs de compression et d’au moins deux évaporateurs, permet de fournir une puissance maximale de refroidissement élevée en tout permettant une bonne efficacité énergétique sur une large plage de puissance de fonctionnement.

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

[8] Le système de conditionnement thermique est configuré pour fonctionner au moins selon un mode dans lequel le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation est à l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne.

[9] Le deuxième évaporateur est ainsi rendu inactif, c’est-à-dire que même si un débit de fluide réfrigérant parcourt le deuxième évaporateur, ce débit de fluide réfrigérant ne subit pas de transfert thermique, ou au plus un transfert thermique négligeable par rapport à la capacité nominale du deuxième évaporateur. Ce mode de fonctionnement permet d’optimiser le fonctionnement du système de conditionnement thermique dans certaines conditions de fonctionnement. Par exemple, ce mode de fonctionnement permet de diminuer l’enthalpie à l’entrée du premier évaporateur et permet d’augmenter l’échange thermique dans le premier évaporateur.

[10] Le deuxième détendeur est contrôlé par une mesure en sortie du premier échangeur interne d’une surchauffe du fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation.

[11] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique est un système de conditionnement thermique d’un véhicule automobile.

[12] Selon un mode de réalisation, le premier fluide caloporteur est un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.

[13] En variante, le premier fluide caloporteur est un flux d’air extérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.

[14] Selon un exemple de réalisation, le premier évaporateur est couplé thermiquement avec un premier élément d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile. [15] Le premier élément de la chaîne de traction électrique comprend par exemple un moteur électrique de traction du véhicule.

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

[17] Selon une mise en oeuvre possible, le premier évaporateur est couplé thermiquement avec le premier élément par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une première boucle secondaire de liquide caloporteur.

[18] Selon une autre mise en oeuvre possible, le premier évaporateur est en contact avec le premier élément.

[19] Selon un exemple de réalisation, le deuxième évaporateur est couplé thermiquement avec un deuxième élément d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile.

[20] Par exemple, le deuxième élément de la chaîne de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique.

[21] La batterie peut fournir l’énergie nécessaire à la traction du véhicule.

[22] Selon un exemple de mise en oeuvre de l’invention, le deuxième évaporateur est couplé thermiquement avec le deuxième élément par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une deuxième boucle secondaire de liquide caloporteur.

[23] Selon une variante de réalisation, le deuxième évaporateur est en contact avec le deuxième élément.

[24] La deuxième boucle secondaire est isolée de la première boucle secondaire de liquide caloporteur.

[25] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier dispositif de compression et en amont du deuxième point de raccordement à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième dispositif de compression et en amont du premier échangeur de chaleur. [26] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier point de raccordement.

[27] Selon un mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comprend une première vanne trois voies disposée conjointement sur la boucle principale et sur la première branche de dérivation.

[28] Selon un mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comprend une deuxième vanne trois voies disposée conjointement sur la deuxième branche de dérivation et sur la troisième branche de dérivation.

[29] Le cinquième point de raccordement peut être confondu avec le troisième point de raccordement.

[30] Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, la boucle principale comporte successivement un troisième détendeur et deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur.

[31] Le deuxième fluide caloporteur est un flux d’air extérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.

[32] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une troisième branche de dérivation reliant un cinquième point de raccordement disposé sur la deuxième branche de dérivation à un sixième point de raccordement disposé sur la boucle principale entre le troisième détendeur et le deuxième échangeur de chaleur.

[33] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte une quatrième branche de dérivation reliant un septième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du quatrième point de raccordement et en amont du sixième point de raccordement à un huitième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du premier point de raccordement. [34] Le système de conditionnement thermique peut comporter une cinquième branche de dérivation reliant un neuvième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième évaporateur à un dixième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur interne et en amont du premier détendeur.

[35] Le système de conditionnement thermique peut également comporter une sixième branche de dérivation reliant un onzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du dixième point de raccordement et en amont du premier détendeur à un douzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier évaporateur et en amont du premier dispositif de compression, la sixième branche de dérivation comprenant successivement un quatrième détendeur et un troisième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile.

[36] Le système de conditionnement thermique peut en outre comporter une septième branche de dérivation reliant un treizième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du huitième point de raccordement à un quatorzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du douzième point de raccordement et en amont du premier dispositif de compression.

[37] Le quatorzième point de raccordement peut être confondu avec le douzième point de raccordement.

[38] Selon un mode de réalisation, la boucle principale comporte un quatrième échangeur de chaleur disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du premier point de raccordement, le quatrième échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule.

[39] En variante ou de manière complémentaire, le système de conditionnement thermique comporte un échangeur bifluide disposé conjointement sur la boucle principale de fluide réfrigérant en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du huitième point de raccordement, et sur une boucle auxiliaire de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.

[40] L’échangeur bifluide est disposé en amont du quatrième échangeur de chaleur selon le sens de circulation du fluide réfrigérant.

[41] La boucle auxiliaire de liquide caloporteur comporte un cinquième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule.

[42] De préférence, le quatrième échangeur de chaleur est disposé en amont du cinquième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur.

[43] De préférence encore, le cinquième échangeur de chaleur est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur.

[44] Selon un exemple de mise en oeuvre, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du quatorzième point de raccordement et en amont du premier dispositif de compression.

[45] En variante, la boucle principale comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé en aval du huitième point de raccordement et en amont du premier point de raccordement.

[46] Selon un mode de réalisation, la boucle principale comporte un deuxième échangeur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant et en amont du premier dispositif de compression, et sur la boucle principale en aval du dixième point de raccordement et en amont du onzième point de raccordement.

[47] Selon un mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant comporte un troisième échangeur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier échangeur interne, et sur la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement et en amont du deuxième dispositif de compression.

[48] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comporte en outre une huitième branche de dérivation reliant un quinzième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du quatorzième point de raccordement et en amont du premier dispositif de compression à un seizième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du neuvième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.

[49] Selon un mode de réalisation, la boucle principale A comporte une première vanne d’arrêt disposée entre le premier point de raccordement et le dixième point de raccordement.

[50] De même, la quatrième branche de dérivation comporte une deuxième vanne d’arrêt.

[51] De même, la septième branche de dérivation comporte une troisième vanne d’arrêt.

[52] Selon un mode de réalisation, la première branche de dérivation B comporte un premier clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du neuvième point de raccordement vers le deuxième évaporateur.

[53] De même, la cinquième branche de dérivation comporte un deuxième clapet anti-retour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du dixième point de raccordement vers le neuvième point de raccordement.

[54] La sixième branche de dérivation comporte également un troisième clapet antiretour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du douzième point de raccordement vers le troisième échangeur de chaleur.

[55] La septième branche de dérivation comporte aussi un quatrième clapet antiretour configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du quatorzième point de raccordement vers le treizième point de raccordement.

[56] Selon une mise en oeuvre de l’invention, le premier échangeur interne est un échangeur à plaques.

[57] Ce type d’échangeur offre de bonnes performances en termes d’échanges thermiques, en particulier pour la gamme de puissance thermique correspondant à un échangeur interne. De plus, ce type d’échangeur est peu onéreux à fabriquer et d’une forme compacte permettant une intégration aisée. [58] Selon un mode de réalisation préférentiel, le premier dispositif de compression et le deuxième dispositif de compression sont deux compresseurs indépendants.

[59] Selon un autre mode de réalisation, le premier dispositif de compression et le deuxième dispositif de compression sont respectivement un premier étage de compression et un deuxième étage de compression d’un même compresseur.

[60] Le compresseur comprend un corps contenant le premier étage de compression et le deuxième étage de compression.

[61] Le corps du compresseur comprend la deuxième branche de dérivation.

[62] Le corps du compresseur comprend une portion de boucle principale s’étendant entre l’entrée du premier dispositif de compression et le quatrième point de raccordement.

[63] Le corps du compresseur comprend le deuxième point de raccordement. De même, le corps du compresseur comprend le cinquième point de raccordement.

[64] Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un premier carter définissant un volume de réception. Une portion de boucle principale s’étendant entre le troisième point de raccordement et le deuxième point de raccordement est contenue à l’intérieur du premier carter. Une portion de la deuxième branche de dérivation comprenant le cinquième point de raccordement est aussi contenue à l’intérieur du premier carter. Une portion de la troisième branche de dérivation comprenant le cinquième point de raccordement est également contenue à l’intérieur du premier carter.

[65] Le premier carter comporte des entrée/sorties de fluide réfrigérant, chaque entrée/sortie permettant une connexion fluidique avec une portion du circuit de fluide réfrigérant.

[66] En variante, ou de manière complémentaire, le système de conditionnement thermique comprend un deuxième carter définissant un volume de réception. La quatrième branche de dérivation, le troisième détendeur et une portion de boucle principale s’étendant entre le troisième détendeur et le septième point de raccordement sont contenus à l’intérieur du deuxième carter. De même, le deuxième détendeur, la première vanne d’arrêt, l’échangeur interne et une portion de boucle principale s’étendant entre le huitième point de raccordement et l’échangeur interne sont contenus à l’intérieur du deuxième carter.

[67] Le deuxième carter comporte des entrée/sorties de fluide réfrigérant, chaque entrée/sortie permettant une connexion fluidique avec une portion du circuit de fluide réfrigérant.

[68] L’ invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit d’inactivation du deuxième évaporateur, dans lequel :

- le fluide réfrigérant se divise au premier point de raccordement en un premier débit circulant dans la première branche de dérivation et un deuxième débit circulant dans la boucle principale ,

- le premier débit circule successivement dans le deuxième détendeur où il subit une détente, dans le premier échangeur interne, dans le deuxième évaporateur ,

- le deuxième débit circule dans le premier échangeur interne, et dans lequel le premier débit est dans l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne.

[69] Ainsi, le deuxième évaporateur est alimenté en vapeur surchauffée. L’échange thermique dans le deuxième évaporateur est négligeable dans ces conditions. Ce mode de fonctionnement permet de minimiser l’enthalpie du fluide réfrigérant en sortie de la section d’échange thermique de l’échangeur interne disposée sur la boucle principale, sans effectuer d’échange de chaleur dans le deuxième évaporateur. La capacité de refroidissement du système est alors maximisée, et peut être répartie entre le premier évaporateur et le troisième échangeur de chaleur.

[70] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage habitacle avec récupération d’énergie, dans lequel :

- un premier débit de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire,

- un deuxième débit de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans la première branche de dérivation et rejoint le premier débit, formant un débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,

- le débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans le deuxième dispositif de compression où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur, dans la quatrième branche de dérivation,

- se divise en un troisième débit circulant dans la première branche de dérivation et un quatrième débit circulant dans la boucle principale, le troisième débit circule successivement dans le deuxième détendeur où il passe à pression intermédiaire, dans le premier échangeur interne, dans le deuxième évaporateur où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale en sortie du premier dispositif de compression,

- le quatrième débit circule dans le premier échangeur interne, dans le premier détendeur où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression.

[71] Ce mode de fonctionnement permet d’assurer un chauffage de l’habitacle en dissipant dans le flux d’air intérieur la chaleur du fluide réfrigérant circulant successivement dans les deux dispositifs de compression. Le cycle thermodynamique est bouclé en absorbant de la chaleur au niveau du premier évaporateur et du deuxième évaporateur. Cette chaleur est récupérée respectivement du premier élément et du deuxième élément. La répartition entre la chaleur absorbée au niveau du premier évaporateur et la chaleur absorbée au niveau du deuxième évaporateur est réalisée en ajustant le régime de rotation du premier dispositif de compression et du deuxième dispositif de compression. Ce mode permet d’obtenir une puissance de chauffage élevée sans avoir recours à un dispositif de chauffage additionnel.

[72] L’ invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de refroidissement habitacle et refroidissement groupe motopropulseur, dans lequel :

- un premier débit de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression où il passe à pression intermédiaire, puis circule successivement dans la deuxième branche de dérivation ,

- un deuxième débit de fluide réfrigérant circule successivement dans le deuxième dispositif de compression où il passe à pression intermédiaire et dans la deuxième branche de dérivation, et rejoint le premier débit, formant un débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,

- le débit total de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule successivement dans la troisième branche de dérivation, dans le deuxième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur , se divise en un troisième débit circulant dans la première branche de dérivation et un quatrième débit circulant dans la boucle principale , le troisième débit circule successivement dans le deuxième détendeur où il subit une détente, dans la deuxième section d’échange thermique du premier échangeur interne, dans le deuxième évaporateur où il absorbe de la chaleur, le quatrième débit circule successivement dans la première section d’échange thermique du premier échangeur interne, dans le quatrième détendeur où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur.

[73] L’ invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage batterie et récupération d’énergie dans lequel :

- un débit le fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire, dans le deuxième dispositif de compression où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur, dans la quatrième branche de dérivation, dans la première branche de dérivation, dans le deuxième détendeur, dans le deuxième évaporateur où il cède de la chaleur, dans la cinquième branche de dérivation, dans le premier détendeur où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression.

[74] Un chauffage du deuxième élément de la chaîne de traction peut ainsi être assuré. Une partie de la chaleur cédée au deuxième élément provient de la chaleur prélevée au premier élément de la chaîne de traction. Par exemple, la batterie peut être chauffée tout en récupérant la chaleur dégagée par le module électronique, ce qui minimise l’énergie dépensée.

[75] En variante, le débit de fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression où il passe à haute pression, dans la deuxième branche de dérivation, dans le premier échangeur de chaleur. Le reste du parcours est identique. Selon cette variante du mode dit de chauffage batterie et récupération d’énergie, seul le premier dispositif de compression fonctionne. Le deuxième dispositif de compression ne fonctionne pas, et est contourné par le fluide réfrigérant à haute pression.

[76] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment, dans un mode dit de refroidissement accéléré, dans lequel :

- un débit de fluide réfrigérant à basse pression se divise entre un premier débit et un deuxième débit,

- le premier débit circule dans le premier dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire,

- le deuxième débit circule dans le deuxième dispositif de compression où il passe à une pression intermédiaire, circule dans la deuxième branche de dérivation et rejoint le premier débit, formant un débit de fluide réfrigérant à pression intermédiaire, le débit circule dans la troisième branche de dérivation, rejoint la boucle principale, circule successivement dans le deuxième échangeur de chaleur où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur, dans le quatrième dispositif de détente où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur.

Brève description des dessins

[77] 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 :

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

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

[80] [Fig. 3] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation de l’invention, [81] [Fig. 4] est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un quatrième mode de réalisation de l’invention,

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

[83] [Fig. 6] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un premier mode de fonctionnement, dit mode dit d’inactivation du deuxième évaporateur,

[84] [Fig. 7] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un deuxième mode de fonctionnement, dit mode dit de chauffage habitacle avec récupération d’énergie,

[85] [Fig. 8] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un troisième mode de fonctionnement, mode dit de refroidissement habitacle et refroidissement groupe motopropulseur,

[86] [Fig. 9] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le premier mode de réalisation, fonctionnant suivant un quatrième mode de fonctionnement, dit mode de chauffage batterie et récupération d’énergie,

[87] [Fig. 10] est une vue schématique du système de conditionnement thermique selon le cinquième mode de réalisation, fonctionnant suivant un mode de fonctionnement, dit mode de refroidissement accéléré,

[88] [Fig. 11] est une vue schématique d’une variante du système de conditionnement thermique de la figure 1 .

Description des modes de réalisation

[89] 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.

[90] 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.

[91] 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.

[92] 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.

[93] Une unité électronique de contrôle, non représentée sur les figures, reçoit des informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. 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 peut aussi recevoir des consignes provenant d’autres sous-systèmes électroniques, comme par exemple le système de gestion des batteries de stockage d’énergie électrique. L’unité électronique de contrôle met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique 100 de façon à assurer les consignes reçues. [94] 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.

[95] Le circuit de fluide réfrigérant 10 forme un circuit fermé dans lequel peut circuler le fluide réfrigérant. Le circuit de fluide réfrigérant 10 est étanche lorsque celui-ci est dans un état nominal de fonctionnement, c’est-à-dire sans défaut ou fuite. Chaque point de raccordement du circuit 10 permet au fluide réfrigérant de passer dans l’une ou l’autre des portions de circuit se rejoignant à ce point de raccordement. La répartition du fluide réfrigérant entre les portions de circuit se rejoignant en un point de raccordement se fait en jouant sur l’ouverture ou la fermeture des vannes d’arrêt, clapets anti-retour ou dispositifs de détente compris sur chacune des branches. Autrement dit, chaque point de raccordement est un moyen de redirection du fluide réfrigérant arrivant à ce point de raccordement.

[96] Diverses vannes d’arrêt et clapets antiretour 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. Par exemple, la deuxième vanne d’arrêt 52 est configurée pour sélectivement autoriser ou interdire le passage du fluide réfrigérant dans la quatrième branche de dérivation E. Un clapet anti-retour est un organe passif, c’est- à-dire qu’aucune commande électrique n’est nécessaire. Une vanne d’arrêt est commandée électriquement.

[97] Le fluide réfrigérant utilisé par le circuit de fluide réfrigérant 10 est ici un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants peuvent aussi être employés à la place, comme par exemple le R134a, ou le R744.

[98] On a représenté sur la figure 1 un système de conditionnement thermique 100 suivant un premier mode de réalisation. Sur l’exemple illustré, le système de conditionnement thermique 100 est un système de conditionnement thermique d’un véhicule automobile. [99] Le système de conditionnement thermique 100 comporte un circuit de fluide réfrigérant 10 configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant 10 comportant:

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

-- un premier dispositif de compression 1 ,

-- un deuxième dispositif de compression 2,

-- un premier échangeur de chaleur 31 configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur F1 ,

-- un premier détendeur 41 ,

-- un premier évaporateur 3,

Une première branche de dérivation B reliant un premier point de raccordement 1 1 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 31 et en amont du premier détendeur 41 à un deuxième point de raccordement 12 disposé sur la boucle principale A en aval du premier dispositif de compression 1 et en amont du deuxième dispositif de compression 2, la première branche de dérivation B comportant successivement un deuxième détendeur 42 et un deuxième évaporateur 4, un premier échangeur interne 5 disposé conjointement sur la boucle principale A en aval du premier point de raccordement 1 1 et en amont du premier détendeur 41 , et sur la première branche de dérivation B en aval du deuxième détendeur 42 et en amont du deuxième évaporateur 4.

[100] Cette architecture de circuit permet de fournir une puissance maximale de refroidissement élevée en tout permettant une bonne efficacité énergétique sur une large plage de puissance de fonctionnement.

[101] Le système de conditionnement thermique 100 est configuré pour fonctionner au moins selon un mode dans lequel le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation B est à l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne 5. On entend par là que le système de conditionnement thermique peut sélectivement fonctionner selon un mode de fonctionnement dans lequel le fluide réfrigérant est surchauffé en sortie du premier échangeur interne, et peut sélectivement fonctionner selon d’autres modes de fonctionnement dans lesquels le fluide réfrigérant sortant du premier échangeur interne n’est pas surchauffé.

[102] Le deuxième évaporateur 4 est ainsi rendu inactif, c’est-à-dire que même si un débit de fluide réfrigérant parcourt le deuxième évaporateur 4, ce débit de fluide réfrigérant ne subit pas de transfert thermique. Ce mode de fonctionnement permet d’optimiser le fonctionnement du système de conditionnement thermique dans certaines conditions de fonctionnement.

[103] Le deuxième détendeur 42 est contrôlé par une mesure en sortie du premier échangeur interne 5 d’une surchauffe du fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation B. Le débit de fluide réfrigérant à travers le deuxième détendeur 42 est contrôlé de façon à ce que l’échange thermique dans le premier échangeur interne 5 permette d’obtenir une vapeur surchauffée en sortie de la deuxième section d’échange thermique 5b.

[104] Le premier fluide caloporteur F1 est ici un flux d’air intérieur Fi à un habitacle d’un véhicule automobile.

[105] Selon une variante non illustrée, le premier fluide caloporteur F1 est un flux d’air extérieur Fe à un habitacle d’un véhicule automobile.

[106] 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 Fi peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, désignée fréquemment par le terme Anglais « HVAC », pour « Heating, Ventilating and Air Conditioning >>. Cette installation n’a pas été représentée sur les différentes figures. Un premier groupe moto-ventilateur, également 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.

[107] 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 en temps réel en fonction des besoins d’échanges thermiques, par exemple par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique 100.

[108] Le premier évaporateur 3 est configuré pour fonctionner sélectivement en condenseur dans des cas particuliers de fonctionnement du système de conditionnement thermique. De même, le deuxième évaporateur 4 est configuré pour fonctionner sélectivement en condenseur. Autrement dit, dans des modes de fonctionnement particulier, une condensation du fluide réfrigérant peut se produire dans le premier évaporateur 3. Il en est de même pour le deuxième évaporateur 4. Selon l'exemple illustré, le premier évaporateur 3 est couplé thermiquement avec un premier élément 25 d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile. Autrement dit, le premier évaporateur 3 peut échanger de la chaleur avec le premier élément 25 d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile.

[109] Le premier élément 25 de la chaîne de traction électrique comprend sur l’exemple illustré un moteur électrique de traction du véhicule. Le premier élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule peut également comprendre un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule. Ce module électronique de pilotage est appelé onduleur. Le premier élément 25 peut aussi comprendre une batterie de stockage d’énergie électrique.

[110] Le premier évaporateur 3 est ici couplé thermiquement avec le premier élément 25 par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une première boucle secondaire 7 de liquide caloporteur. Le liquide caloporteur peut être un mélange d’eau et de glycol.

[111] Le premier élément 25 de la chaîne de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec le premier évaporateur 3 par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une première boucle secondaire 7 de liquide caloporteur. Le couplage thermique entre le premier évaporateur 3 et le premier élément 25 est dit indirect.

[112] Selon une variante non représentée, le premier évaporateur 3 est en contact avec le premier élément 25. Une paroi du premier évaporateur 3 est en contact avec une paroi du premier élément 25. Une pâte visant à améliorer le transfert thermique entre les deux parois peut être disposée entre ces deux parois. Cette pâte évite la présence d’une couche d’air entre les deux parois, qui limiterait le transfert thermique. Le couplage thermique est ainsi dit direct.

[113] Le deuxième évaporateur 4 est ici couplé thermiquement avec un deuxième élément 30 d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile. En d’autres termes, le deuxième évaporateur 4 peut échanger de la chaleur avec le deuxième élément 30 d’une chaîne de traction du véhicule automobile.

[114] Le deuxième élément 30 de la chaîne de traction électrique du véhicule comprend une batterie de stockage d’énergie électrique. La batterie peut fournir l’énergie nécessaire à la traction du véhicule. La tension de la batterie peut être comprise entre 400 volt et 800 volt. La batterie couplée au deuxième évaporateur 4 peut être la même batterie que celle couplée au premier évaporateur 3.

[115] Le deuxième évaporateur 4 est couplé thermiquement avec le deuxième élément 30 par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une deuxième boucle secondaire 8 de liquide caloporteur. Le liquide caloporteur de la deuxième boucle secondaire 8 peut par exemple être un mélange d’eau et de glycol.

[116] Le deuxième élément 30 de la chaîne de traction électrique du véhicule est configuré pour échanger de la chaleur avec le deuxième évaporateur 4 par l’intermédiaire d’un liquide caloporteur circulant dans une deuxième boucle secondaire 8 de liquide caloporteur. Le couplage thermique est dit indirect.

[117] Selon une variante non représentée, le deuxième évaporateur 4 est en contact avec le deuxième élément 30. Une paroi du deuxième évaporateur 4 est en contact avec une paroi du deuxième élément 30. Une pâte visant à améliorer l’échange thermique entre les deux parois peut être disposée entre les deux parois. Le couplage thermique est dit direct.

[118] La deuxième boucle secondaire 8 est ici isolée de la première boucle secondaire 7 de liquide caloporteur. En d’autres termes, le liquide caloporteur de la deuxième boucle secondaire 8 ne peut pas se mélanger avec le liquide caloporteur de la première boucle secondaire 7.

[119] Le premier échangeur de chaleur interne 5 comporte une première section d’échange thermique 5a disposée sur la boucle principale A et une deuxième section d’échange thermique 5b disposée sur la première branche de dérivation B. Le premier échangeur de chaleur interne 5 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 5a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 5b. Le fluide réfrigérant circulant à haute pression dans la boucle principale A peut ainsi céder de la chaleur au fluide réfrigérant circulant à une pression plus faible dans la première branche de dérivation B, après détente dans le deuxième détendeur 42.

[120] Le premier échangeur interne 5 est ici un échangeur à plaques. Le premier échangeur interne 5 offre ainsi de bonnes performances en termes d’échanges thermiques, tout en étant peu onéreux à fabriquer et compact.

[121] Dans les modes de réalisation correspondant aux figures, le premier dispositif de compression 1 et le deuxième dispositif de compression 2 sont deux compresseurs indépendants. Le premier compresseur 1 et le deuxième compresseur 2 sont contrôlés de manière indépendante par l’unité électronique de contrôle du système de conditionnement thermique 100. Le régime de rotation du premier compresseur 1 et le régime de rotation du deuxième compresseur 2 peuvent être différents et varier de manière indépendante, permettant ainsi des débits et des taux de compression différents. Le premier dispositif de compression 1 est ici un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entraînées par un moteur électrique. Le premier dispositif de compression 1 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée 1 a du dispositif de compression 1 , et un côté refoulement du fluide réfrigérant à une pression plus élevée, encore appelé sortie 1 b du premier dispositif de compression 1 . Les pièces mobiles internes du premier dispositif de compression 1 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée 1 a à une pression plus élevée côté sortie 1 b. Le deuxième dispositif de compression 2 peut fonctionner de la même manière que le premier dispositif de compression 1. Le deuxième dispositif de compression 2 comporte une entrée 2a et une sortie 2b. Les deux dispositifs de compression 1 , 2 ne sont pas forcément identiques. En particulier, leur cylindrée peut être différente.

[122] Selon l’exemple illustré, le système de conditionnement thermique comporte une deuxième branche de dérivation C reliant un troisième point de raccordement 13 disposé sur la boucle principale A en aval du premier dispositif de compression 1 et en amont du deuxième point de raccordement 12 à un quatrième point de raccordement 14 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième dispositif de compression 2 et en amont du premier échangeur de chaleur 31. La deuxième branche de dérivation C est une branche de contournement du deuxième dispositif de compression 2. Autrement dit, le fluide réfrigérant sortant du premier dispositif de compression 1 peut rejoindre la boucle principale A en aval du deuxième dispositif de compression 2 sans passer par le deuxième dispositif de compression 2.

[123] Selon l’exemple illustré, le système de conditionnement thermique comporte une troisième branche de dérivation D reliant un cinquième point de raccordement 15 disposé sur la deuxième branche de dérivation C à un sixième point de raccordement 16 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 31 et en amont du premier point de raccordement 1 1. La troisième branche de dérivation D est une branche de contournement du deuxième dispositif de compression 2 et du premier échangeur de chaleur 31 . Autrement dit, le fluide réfrigérant sortant du premier dispositif de compression 1 peut rejoindre la boucle principale A en aval du premier échangeur de chaleur 31 sans passer par le deuxième dispositif de compression 2 ni par le premier échangeur de chaleur 31 .

[124] Selon un mode de réalisation non illustré, le premier dispositif de compression 1 et le deuxième dispositif de compression 2 sont respectivement un premier étage de compression et un deuxième étage de compression d’un même compresseur. Le régime de rotation du premier étage de compression et le régime de rotation du deuxième étage de compression sont liés. Le compresseur comprend un corps contenant le premier étage de compression et le deuxième étage de compression. Le corps du compresseur comprend la deuxième branche de dérivation C. Le corps du compresseur comprend une portion de boucle principale A s’étendant entre l’entrée 1 a du premier dispositif de compression 1 et le quatrième point de raccordement 14. Le corps du compresseur comprend le deuxième point de raccordement 12. De même, le corps du compresseur comprend le cinquième point de raccordement 15.

[125] Selon le premier mode de réalisation, illustré sur la figure 1 , le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend une première vanne trois voies 54 disposée conjointement sur la boucle principale A et sur la première branche de dérivation B. Le deuxième point de raccordement 12 fait partie de la première vanne trois voies 54. Cette vanne trois voies permet d’établir sélectivement les connexions suivantes : les trois voies communiquent entre elles, ou chaque voie est isolée des deux autres voies, ou deux parmi les trois voies communiquent entre elles tandis que la troisième voie est isolée de ces deux autres voies. D’autres types de vannes peuvent être utilisées pour réaliser les mêmes connexions fluidiques. Il est ainsi possible d’utiliser trois vannes d’arrêt distinctes 54a, 54b, 54c plutôt qu’une vanne trois voies 54. Cette configuration alternative est illustrée sur la variante de la figure 1 1 .

[126] Selon ce premier mode de réalisation, le circuit de fluide réfrigérant 10 comprend une deuxième vanne trois voies 55 disposée conjointement sur la deuxième branche de dérivation C et sur la troisième branche de dérivation D. Le cinquième point de raccordement 15 fait partie de la deuxième vanne trois voies 55. Comme précédemment, cette vanne trois voies permet d’établir sélectivement les connexions suivantes : les trois voies communiquent entre elles, ou chaque voie est isolée des deux autres voies, ou deux parmi les trois voies communiquent entre elles tandis que la troisième voie est isolée de ces deux autres voies. Comme précédemment, il est également possible d’utiliser trois vannes d’arrêt distinctes 55a, 55b, 55c plutôt que la vanne trois voies 55. Cette configuration alternative correspond à la variante de la figure 1 1 .

[127] Selon une variante non illustrée, le cinquième point de raccordement 15 peut être confondu avec le troisième point de raccordement 13.

[128] Sur l’exemple illustré, la boucle principale A comporte successivement un troisième détendeur 43 et deuxième échangeur de chaleur 32 configuré pour échanger de la chaleur avec un deuxième fluide caloporteur F2. Le deuxième fluide caloporteur F2 est ici un flux d’air extérieur Fe à un habitacle d’un véhicule automobile.

[129] Le premier échangeur de chaleur 31 peut ne pas être présent dans le système de conditionnement thermique 100. Dans ce cas, le deuxième échangeur de chaleur 32 est présent sans qu’il y ait de premier échangeur de chaleur. Dans ce cas, la boucle principale A ne comprend aucun échangeur de chaleur entre la sortie 2b du deuxième dispositif de détente et le septième point de raccordement 17. [130] Le troisième détendeur 43 est disposé en aval du quatrième point de raccordement 14. Le troisième détendeur 43 est disposé en aval du premier échangeur de chaleur 31 .

[131] La troisième branche de dérivation D relie un cinquième point de raccordement 15 disposé sur la deuxième branche de dérivation C à un sixième point de raccordement 16 disposé sur la boucle principale A entre le troisième détendeur 43 et le deuxième échangeur de chaleur 32.

[132] Selon les modes de réalisation illustrés sur les différentes figures, le système de conditionnement thermique 100 comporte une quatrième branche de dérivation E reliant un septième point de raccordement 17 disposé sur la boucle principale A en aval du quatrième point de raccordement 14 et en amont du sixième point de raccordement 16 à un huitième point de raccordement 18 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur de chaleur 32 et en amont du premier point de raccordement 1 1 .

[133] La quatrième branche de dérivation E est une branche de contournement du deuxième échangeur de chaleur 32 et du troisième dispositif de détente 43. Autrement dit, le fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du deuxième dispositif de compression 2 peut, en circulant dans la quatrième branche de dérivation E, contourner le troisième dispositif de détente 43 et le deuxième échangeur de chaleur 32.

[134] Le système de conditionnement thermique 100 comporte aussi une cinquième branche de dérivation F reliant un neuvième point de raccordement 19 disposé sur la première branche de dérivation B en aval du deuxième évaporateur 4 à un dixième point de raccordement 20 disposé sur la boucle principale A en aval du premier échangeur interne 5 et en amont du premier détendeur 41 .

[135] Le système de conditionnement thermique 100 peut également comporter une sixième branche de dérivation G reliant un onzième point de raccordement 21 disposé sur la boucle principale A en aval du dixième point de raccordement 20 et en amont du premier détendeur 41 à un douzième point de raccordement 22 disposé sur la boucle principale A en aval du premier évaporateur 3 et en amont du premier dispositif de compression 1 , la sixième branche de dérivation G comprenant successivement un quatrième détendeur 44 et un troisième échangeur de chaleur

33 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fi intérieur à un habitacle d’un véhicule automobile. Le troisième échangeur de chaleur 33 permet ainsi de refroidir l’habitacle du véhicule. Un volet mobile, non représenté, permet de régler le débit d’air échangeant de la chaleur avec le flux d’air intérieur Fi. Le troisième échangeur de chaleur 33 et le premier échangeur de chaleur 31 sont tous les deux disposés dans l’installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation. Afin de simplifier la représentation, le troisième échangeur de chaleur 33 et le premier échangeur de chaleur 31 ne sont pas représentés l’un à côté de l’autre. Deux flèches distinctes désignent ainsi le même flux d’air intérieur Fi.

[136] Le système de conditionnement thermique 100 comporte en outre une septième branche de dérivation H reliant un treizième point de raccordement 23 disposé sur la boucle principale A en aval du deuxième échangeur de chaleur 32 et en amont du huitième point de raccordement 18 à un quatorzième point de raccordement 24 disposé sur la boucle principale A en aval du douzième point de raccordement 22 et en amont du premier dispositif de compression 1. Cette septième branche de dérivation H permet d’assurer un fonctionnement selon un mode dit pompe à chaleur dans lequel la chaleur rejetée dans le flux d’air intérieur Fi au niveau du premier échangeur de chaleur 31 est en partie prélevée du flux d’air extérieur Fe au niveau du deuxième échangeur de chaleur 32.

[137] Le quatorzième point de raccordement 24 peut être confondu avec le douzième point de raccordement 22.

[138] Sur l’exemple illustré, la boucle principale A comporte un quatrième échangeur de chaleur 34 disposé en aval du deuxième échangeur de chaleur 32 et en amont du premier point de raccordement 1 1 , le quatrième échangeur de chaleur

34 étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fe extérieur à un habitacle du véhicule. Lorsque la septième branche de dérivation H est présente, le quatrième échangeur de chaleur 34 est disposé sur la boucle principale A en aval du treizième point de raccordement 23 et en amont du premier point de raccordement 1 1 . Lorsque la quatrième branche de dérivation E est également présente, le quatrième échangeur de chaleur 34 est disposé en aval du treizième point de raccordement 23 et en amont du huitième point de raccordement 18. [139] Le système de conditionnement thermique comporte aussi un échangeur bifluide 6 disposé conjointement sur la boucle principale A de fluide réfrigérant en aval du deuxième échangeur de chaleur 32 et en amont du huitième point de raccordement 18, et sur une boucle auxiliaire 9 de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.

[140] L’échangeur bifluide 6 est disposé en amont du quatrième échangeur de chaleur 34 selon le sens de circulation du fluide réfrigérant.

[141] L’échangeur bifluide 6 peut être présent sans que le quatrième échangeur de chaleur 34 ne soit présent. De même, le quatrième échangeur de chaleur 34 peut être présent sans que l’échangeur bifluide 6 ne soit présent. Ces variantes n’ont pas été représentées.

[142] La boucle auxiliaire 9 de liquide caloporteur comporte un cinquième échangeur de chaleur 35 configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air Fe extérieur à un habitacle du véhicule. La chaleur absorbée du fluide réfrigérant au niveau de l’échangeur bifluide 6 peut ainsi être dissipée dans le flux d’air extérieur Fe au niveau du cinquième échangeur 35. La boucle auxiliaire 9 de liquide caloporteur comprend une pompe 70 configurée pour faire circuler le liquide caloporteur. La boucle auxiliaire 9 de liquide caloporteur est isolée de la première boucle secondaire 7 et de la deuxième boucle secondaire 8.

[143] Le deuxième échangeur de chaleur 32 peut fonctionner, selon certains modes de fonctionnement, en condenseur du fluide réfrigérant gazeux à haute pression. L’échangeur bifluide 6 disposé en aval du deuxième échangeur 32 peut permettre, suivant les conditions de fonctionnement, de terminer la condensation ou de réaliser un sous-refroidissement du fluide réfrigérant sortant du deuxième échangeur 32. Le quatrième échangeur de chaleur 34 peut assurer un sous-refroidissement du fluide réfrigérant sortant de l’échangeur bifluide 6.

[144] De préférence, le quatrième échangeur de chaleur 34 est disposé en amont du cinquième échangeur de chaleur 35 selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur Fe. Le cinquième échangeur de chaleur 35 est disposé en amont du deuxième échangeur de chaleur 32 selon un sens d’écoulement du flux d’air extérieur Fe. En d’autres termes, le flux d’air extérieur Fe traverse dans l’ordre le quatrième échangeur de chaleur 34, puis le cinquième échangeur de chaleur 35, puis le deuxième échangeur de chaleur 32. Le quatrième échangeur de chaleur 34 reçoit ainsi un flux d’air qui n’a pas été réchauffé par un passage dans un autre échangeur de chaleur. Cette disposition est propice à assurer un sous- refroidissement du fluide réfrigérant lorsque le deuxième échangeur 32 fonctionne en condenseur du fluide réfrigérant gazeux à haute pression.

[145] Selon les modes de réalisation des figures 1 à 3, la boucle principale A comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 26 disposé en aval du quatorzième point de raccordement 24 et en amont du premier dispositif de compression 1 . Le dispositif d’accumulation 26 est un accumulateur basse pression. Cet accumulateur permet de réaliser une réserve de fluide réfrigérant permettant de compenser les variations de la quantité de fluide réfrigérant circulant dans le circuit 10.

[146] Selon un quatrième mode de réalisation, illustré sur la figure 4, la boucle principale A comporte un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 26’ disposé en aval du huitième point de raccordement 18 et en amont du premier point de raccordement 1 1 . Le dispositif d’accumulation 26’ est une bouteille déshydratante.] Dans ce cas, l’accumulateur 26 n’est pas présent et la bouteille déshydratante 26’ est le seul dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant.

[147] Sur le deuxième mode de réalisation illustré, correspondant à la figure 2, la boucle principale A comporte un deuxième échangeur interne 28 disposé conjointement sur la boucle principale A en aval du dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 26 et en amont du premier dispositif de compression 1 , et sur la boucle principale A en aval du dixième point de raccordement 20 et en amont du onzième point de raccordement 21 .

[148] Le deuxième échangeur interne 28 comporte une première section d’échange thermique 28a disposée sur la boucle principale A entre le dixième point de raccordement 20 et le onzième point de raccordement 21 . Le deuxième échangeur interne 28 comporte une deuxième section d’échange thermique 28b disposée sur la boucle principale A entre le dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant 26 et l’entrée 1 a du premier dispositif de compression 1 . Le deuxième échangeur interne 28 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 28a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 28b.

[149] Selon un troisième mode de réalisation, correspondant au schéma de la figure 3, le circuit de fluide réfrigérant 10 comporte un troisième échangeur interne 29 disposé conjointement sur la boucle principale A en aval du premier point de raccordement 1 1 et en amont du premier échangeur interne 5, et sur la boucle principale A en aval du deuxième point de raccordement 12 et en amont du deuxième dispositif de compression 2.

[150] Le troisième échangeur interne 29 comporte une première section d’échange thermique 29a disposée sur la boucle principale A entre le premier point de raccordement 1 1 et le premier échangeur interne 5. Le troisième échangeur interne 29 comporte une deuxième section d’échange thermique 29b disposée sur la boucle principale A entre le deuxième point de raccordement 12 et l’entrée 2a du dispositif de compression 2. Le troisième échangeur interne 29 est configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant dans la première section d’échange thermique 29a et le fluide réfrigérant dans la deuxième section d’échange thermique 29b. Sur la figure 3, les pointillés au dessus du signe 29a indiquent que le fluide réfrigérant circulant dans la première branche de dérivation B ne participe pas à l’échange thermique dans le troisième échangeur interne 29. Le troisième échangeur interne 29 peut être présent alors que le deuxième échangeur interne 28 n’est pas présent, comme c’est le cas sur la figure 4. Le système de conditionnement thermique 100 peut comprendre simultanément le premier échangeur interne 5, le deuxième échangeur interne 28 et le troisième échangeur interne 29. Afin de simplifier les figures, cette configuration n’a pas été représentée.

[151] Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 5, le système de conditionnement thermique 100 comporte en outre une huitième branche de dérivation J reliant un quinzième point de raccordement 45 disposé sur la boucle principale A en aval du quatorzième point de raccordement 24 et en amont du premier dispositif de compression 1 à un seizième point de raccordement 46 disposé sur la première branche de dérivation B en aval du neuvième point de raccordement 19 et en amont du deuxième point de raccordement 12. [152] Le seizième point de raccordement 46 peut être confondu avec le deuxième point de raccordement 12. Cette huitième branche de dérivation permet que le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du troisième échangeur de chaleur 33 soit aspiré à la fois par le premier dispositif de compression 1 et par le deuxième dispositif de compression 2. Un refroidissement particulièrement efficace de l’habitacle du véhicule peut ainsi être assuré.

[153] La boucle principale A comporte une première vanne d’arrêt 51 disposée entre le premier point de raccordement 1 1 et le dixième point de raccordement 20. Sur l’exemple représenté, la première vanne d’arrêt 51 est disposée entre le premier point de raccordement 1 1 et l’échangeur interne 5. De même, la quatrième branche de dérivation E comporte une deuxième vanne d’arrêt 52. La deuxième vanne d’arrêt 52 est disposée entre le septième point de raccordement 17 et le huitième point de raccordement 18. La septième branche de dérivation H comporte également une troisième vanne d’arrêt 53. La troisième vanne d’arrêt 53 est disposée entre le treizième point de raccordement 23 et le quatorzième point de raccordement 24.

[154] Selon l’exemple illustré, la première branche de dérivation B comporte un premier clapet anti-retour 61 configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du neuvième point de raccordement 19 vers le deuxième évaporateur 4. De même, la cinquième branche de dérivation F comporte un deuxième clapet antiretour 62 configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du dixième point de raccordement 20 vers le neuvième point de raccordement 19. La sixième branche de dérivation G comporte un troisième clapet anti-retour 63 configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du douzième point de raccordement 22 vers le troisième échangeur de chaleur 33. La septième branche de dérivation H comporte aussi un quatrième clapet anti-retour 64 configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du quatorzième point de raccordement 24 vers le treizième point de raccordement 23. Les clapets anti-retour contribuent à permettre un fonctionnement selon divers modes de fonctionnement, comme il sera détaillé ultérieurement.

[155] Les clapets anti-retour peuvent être remplacés par des vannes d’arrêt. Ces variantes de réalisation n’ont pas été représentées. [156] Selon un mode de réalisation, illustré sur la figure 2, le système de conditionnement thermique 100 comprend un premier carter 80 définissant un volume de réception. Une portion de boucle principale A s’étendant entre le troisième point de raccordement 13 et le deuxième point de raccordement 12 est contenue à l’intérieur du premier carter 80. Une portion de la deuxième branche de dérivation C comprenant le cinquième point de raccordement 15 est aussi contenue à l’intérieur du premier carter 80. Une portion de la troisième branche de dérivation D comprenant le cinquième point de raccordement 15 est également contenue à l’intérieur du premier carter 80.

[157] Le premier carter 80 définit un volume étanche au fluide réfrigérant. Le premier carter 80 définit un volume fermé dans lequel une partie du circuit de fluide réfrigérant 10 est contenue. Le premier carter 80 et les portions de circuit de circulation de fluide réfrigérant contenues à l’intérieur du premier carter 80 forment un premier module unitaire.

[158] Le premier carter 80 comporte des entrée/sorties 81 , 81 b, 82, 83, 84 de fluide réfrigérant, chaque entrée/sortie permettant une connexion fluidique avec une portion du circuit de fluide réfrigérant 10. L’entrée 81 permet une connexion fluidique entre le premier carter 80 et la portion de boucle principale A sortant du premier dispositif de compression 1. L’entrée 81 b permet une connexion fluidique entre le premier carter 80 et la portion de première branche de dérivation B provenant du deuxième évaporateur 4. La sortie 82 permet une connexion fluidique entre le premier carter 80 et la portion de boucle principale A entrant dans le deuxième dispositif de compression 2. La sortie 83 permet une connexion fluidique entre le premier carter 80 et la troisième branche de dérivation D. L’entrée/sortie 84 permet une connexion fluidique entre le premier carter 80 et la deuxième branche de dérivation C.

[159] Les vannes trois voies 54 et 55 sont contenues à l’intérieur du premier carter 80. Lorsque des vannes individuelles 54a, 54b, 54c et 55a, 55b, 55c sont utilisées à la place des vannes trois voies, ces vannes individuelles sont contenues à l’intérieur du premier carter 80. [160] Le regroupement de plusieurs entrées/sorties et d’une partie du circuit de fluide réfrigérant 10 sous la forme d’un premier module unitaire facilite le montage, et permet d’utiliser des composants standardisés.

[161] Sur le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le système de conditionnement thermique 100 comprend un deuxième carter 85 définissant un volume de réception. La quatrième branche de dérivation E, le troisième détendeur 43 et une portion de boucle principale A s’étendant entre le troisième détendeur 43 et le septième point de raccordement 17 sont contenus à l’intérieur du deuxième carter 85. De même, le deuxième détendeur 42, la première vanne d’arrêt 51 , l’échangeur interne 5 et une portion de boucle principale A s’étendant entre le huitième point de raccordement 18 et l’échangeur interne 5 sont contenus à l’intérieur du deuxième carter 85.

[162] Le deuxième carter 85 et les composants contenus à l’intérieur du deuxième carter 85 forment un deuxième module unitaire. L’assemblage est ainsi facilité, puisque seules quatre entrées/ sorties de fluide réfrigérant sont à connecter. Le test est également facilité, puisque ce deuxième module unitaire peut être testé avant son intégration dans le système de conditionnement thermique.

[163] Le deuxième carter 85 comporte des entrée/sorties 86, 87, 88, 89, 90 de fluide réfrigérant, chaque entrée/sortie permettant une connexion fluidique avec une portion du circuit de fluide réfrigérant 10. L’entrée 86 permet une connexion fluidique entre le deuxième carter 85 et la portion de boucle principale A sortant du premier échangeur de chaleur 31. La sortie 87 permet une connexion fluidique entre le deuxième carter 85 et la portion de la première branche de dérivation B sortant de sortant de la deuxième section d’échange thermique 5b du premier échangeur interne 5. La sortie 88 permet une connexion fluidique entre le deuxième carter 85 et la portion de boucle principale A sortant de la première section d’échange thermique 5a du premier échangeur interne 5. La sortie 89 permet une connexion fluidique entre le deuxième carter 85 et la portion de boucle principale A sortant du troisième détendeur 43. L’entrée 90 permet une connexion fluidique entre le deuxième carter 85 et la portion de boucle principale A sortant du quatrième échangeur de chaleur 34. [164] Le système de conditionnement thermique 100 peut intégrer le premier module unitaire et le deuxième module unitaire, comme c’est le cas sur la figure 2. Le système de conditionnement thermique 100 peut utiliser aussi des composants discrets ne faisant pas partie d’un module unitaire, comme c’est le cas sur les modes de réalisation correspondant notamment aux autres figures 2, 3, 4. Selon des variantes non illustrées, le système de conditionnement thermique 100 peut intégrer un seul module unitaire, qui peut être soit le premier soit le deuxième module unitaire.

[165] L’ architecture décrite permet de faire fonctionner le système de conditionnement thermique 100 selon de nombreux modes de fonctionnement différents. Quelques modes de fonctionnement particuliers vont maintenant être décrits.

[166] L’ invention se rapporte également à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, dans un mode dit d’inactivation du deuxième évaporateur 4. Selon ce procédé de fonctionnement, illustré sur la figure 6 :

- le fluide réfrigérant se divise au premier point de raccordement 1 1 en un premier débit Q1 circulant dans la première branche de dérivation B et un deuxième débit Q2 circulant dans la boucle principale A,

- le premier débit Q1 circule successivement dans le deuxième détendeur 42 où il subit une détente, dans le premier échangeur interne 5, dans le deuxième évaporateur 4,

- le deuxième débit Q2 circule dans le premier échangeur interne 5, et le premier débit Q1 est dans l’état de vapeur surchauffée en sortie du premier échangeur interne 5.

[167] Plus précisément, le premier débit Q1 circule dans la deuxième section d’échange thermique 5b du premier échangeur interne 5. Le deuxième débit Q2 circule dans la première section d’échange thermique 5a du premier échangeur interne 5. Le fluide réfrigérant en sortie de la deuxième section d’échange thermique 5b de l’échangeur interne 5 est dans l’état de vapeur surchauffée.

[168] On entend par surchauffe l’écart entre la température réelle du fluide réfrigérant, qui se trouve à une pression donnée, et la température de condensation du fluide réfrigérant correspondant à cette pression donnée. Une surchauffe nulle correspond à une vapeur saturée. Lorsque la surchauffe est positive, le fluide réfrigérant est entièrement sous forme vapeur. La surchauffe du fluide réfrigérant en sortie de la deuxième section d’échange thermique 5b est par exemple comprise entre 5°C et 10°C.

[169] Dans ce mode de fonctionnement, le deuxième évaporateur 4 est alimenté par du fluide réfrigérant sous forme de vapeur surchauffée. L’échange thermique dans le deuxième évaporateur 4 est négligeable dans ces conditions. Ce mode de fonctionnement permet de minimiser l’enthalpie du fluide réfrigérant en sortie de la première section d’échange thermique 5a de l’échangeur interne 5, sans effectuer d’échange de chaleur dans le deuxième évaporateur 4. La capacité de refroidissement du système de conditionnement thermique 100 est alors maximisée, et peut être répartie entre le premier évaporateur 3 et le troisième échangeur de chaleur 33.

[170] L’ invention concerne aussi un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage habitacle avec récupération d’énergie. Selon ce procédé de fonctionnement, illustré sur la figure 7 :

- un premier débit Q1 de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression 1 où il passe à une pression intermédiaire,

- un deuxième débit Q2 de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans la première branche de dérivation B et rejoint le premier débit Q1 , formant un débit total Q de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,

- le débit total Q de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule dans le deuxième dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur 31 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, dans la quatrième branche de dérivation E,

- se divise en un troisième débit Q3 circulant dans la première branche de dérivation B et un quatrième débit Q4 circulant dans la boucle principale A, le troisième débit Q3 circule successivement dans le deuxième détendeur 42 où il passe à pression intermédiaire, dans le premier échangeur interne 5, dans le deuxième évaporateur 4 où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier débit Q1 de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en sortie du premier dispositif de compression 1 ,

- le quatrième débit Q4 circule dans le premier échangeur interne 5, dans le premier détendeur 41 où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur 3 où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression 1 .

[171] Le débit traversant le deuxième dispositif de compression 2 est supérieur au débit traversant le premier dispositif de compression 1 . Le débit total Q de fluide réfrigérant à haute pression se divise au niveau du premier point de raccordement 11 , formant ainsi un troisième débit Q3 et un quatrième débit Q4. Le troisième débit Q3 circule successivement dans le deuxième détendeur 42 puis dans la deuxième section d’échange thermique 5b du premier échangeur interne 5. Le quatrième débit Q4 circule dans la première section d’échange thermique 5a du premier échangeur interne 5, puis dans le premier détendeur 41 et le premier évaporateur 3. Comme aucun débit de fluide réfrigérant ne circule dans la cinquième branche de dérivation F, le troisième débit Q3 est égal au deuxième débit Q2 lorsque le système de conditionnement est en régime permanent. De même, le quatrième débit Q4 est égal au premier débit Q1 lorsque le système de conditionnement est en régime permanent. On entend ici par débit un débit massique. On entend par régime permanent que le système de conditionnement thermique a atteint un état d’équilibre thermodynamique. Le troisième détendeur 43 est en position fermée, et bloque la circulation de fluide réfrigérant en aval du septième point de raccordement 17. Le quatrième détendeur 44 est également fermé. Le clapet anti-retour 62 empêche une circulation de fluide réfrigérant depuis le dixième point de raccordement 20 vers le neuvième point de raccordement 19.

[172] Ce mode de fonctionnement permet d’assurer un chauffage de l’habitacle en dissipant dans le flux d’air intérieur Fi la chaleur du fluide réfrigérant circulant successivement dans les deux dispositifs de compression 1 , 2. Le cycle thermodynamique est bouclé en absorbant de la chaleur au niveau du premier évaporateur 3 et du deuxième évaporateur 4. Cette chaleur est récupérée respectivement du premier élément 25 et du deuxième élément 30 de la chaîne de traction. La répartition entre la chaleur absorbée au niveau du premier évaporateur 3 et la chaleur absorbée au niveau du deuxième évaporateur 4 est réalisée en ajustant le régime de rotation du premier dispositif de compression 1 et du deuxième dispositif de compression 2. Ce mode permet d’obtenir une puissance de chauffage élevée sans avoir recours à un dispositif de chauffage additionnel. En effet, l’usage de deux compresseurs ainsi que la division du débit total Q en un premier débit Q3 et un débit Q4 permet de maximiser la quantité de chaleur cédée au niveau du premier échangeur de chaleur 31. La séparation des débits en amont du premier échangeur interne 5 permet de maximiser la variation d’enthalpie du fluide réfrigérant lorsque celui-ci traverse le premier évaporateur 3. La récupération de l’énergie du premier élément 25 de la chaîne de traction peut ainsi être particulièrement efficace. L’efficacité de la récupération d’énergie permet de ne pas employer de dispositif de chauffage additionnel.

[173] La figure 8 décrit un autre mode de fonctionnement du système de conditionnement thermique 100. Selon ce procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, dans un mode dit de refroidissement habitacle et refroidissement groupe motopropulseur :

- un premier débit Q1 de fluide réfrigérant à basse pression circule dans le premier dispositif de compression 1 où il passe à pression intermédiaire, puis circule successivement dans la deuxième branche de dérivation C,

- un deuxième débit Q2 de fluide réfrigérant circule successivement dans le deuxième dispositif de compression 2 où il passe à pression intermédiaire et dans la deuxième branche de dérivation C, et rejoint le premier débit Q1 , formant un débit total Q de fluide réfrigérant à pression intermédiaire,

- le débit total Q de fluide réfrigérant à pression intermédiaire circule successivement dans la troisième branche de dérivation D, dans le deuxième échangeur de chaleur 32 où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe, se divise en un troisième débit Q3 circulant dans la première branche de dérivation B et un quatrième débit Q4 circulant dans la boucle principale A, le troisième débit Q3 circule successivement dans le deuxième détendeur 42 où il subit une détente, dans la deuxième section d’échange thermique 5b du premier échangeur interne 5, dans le deuxième évaporateur 4 où il absorbe de la chaleur, le quatrième débit Q4 circule successivement dans la première section d’échange thermique 5a du premier échangeur interne 5, dans le quatrième détendeur 44 où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur 33 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi.

[174] Le premier débit Q1 généré par le premier dispositif de compression 1 rejoint, au niveau du cinquième point de raccordement 15, le deuxième débit Q2 généré par le deuxième dispositif de compression 2. Le débit de fluide réfrigérant circulant dans la boucle principale A en aval du quatrième point de raccordement 14 est nul, car la deuxième vanne d’arrêt 52 et le troisième détendeur 43 sont tous les deux en position fermée. Le débit total Q de fluide réfrigérant se divise au niveau du premier point de raccordement 1 1 , formant ainsi le troisième débit Q3 et le quatrième débit Q4. Le troisième débit Q3 circule successivement dans le deuxième détendeur 42 puis dans la deuxième section d’échange thermique 5b du premier échangeur interne 5. Le quatrième débit Q4 circule successivement dans la première section d’échange thermique 5a du premier échangeur interne 5, puis dans le quatrième détendeur 44. Comme aucun débit de fluide réfrigérant ne circule dans la cinquième branche de dérivation F, le troisième débit Q3 est égal au deuxième débit Q2 en régime permanent. De même, le quatrième débit Q4 est égal au premier débit Q1 en régime permanent. Le premier détendeur 41 est en position fermée et le clapet anti-retour 62 empêche une circulation de fluide réfrigérant depuis le dixième point de raccordement 20 vers le neuvième point de raccordement 19.

[175] L’ invention se rapporte aussi à un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, dans un mode dit de chauffage batterie et récupération d’énergie. Selon ce procédé de fonctionnement, illustré sur la figure 9 :

- un débit Q le fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression 1 où il passe à une pression intermédiaire, dans le deuxième dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur 31 , dans la quatrième branche de dérivation E, dans la première branche de dérivation B, dans le deuxième détendeur 42, dans le deuxième évaporateur 4 où il cède de la chaleur, dans la cinquième branche de dérivation F, dans le premier détendeur 41 où il passe à basse pression, dans le premier évaporateur 3 où il absorbe de la chaleur, et rejoint le premier dispositif de compression 1 . [176] Dans ce mode de fonctionnement dit de chauffage batterie et récupération d’énergie, le fluide réfrigérant traverse successivement le premier 1 et le deuxième 2 dispositif de compression qui sont alors disposés en série. Le fluide réfrigérant à haute pression traverse le deuxième détendeur 42 sans subir de détente, ce qui fait que le fluide réfrigérant parvient au deuxième évaporateur 4 dans un état de haute température et de haute pression. Le fluide réfrigérant à haute pression cède ainsi de la chaleur au deuxième élément 30 de la chaîne de transmission. Le fluide réfrigérant sortant du deuxième évaporateur 4 ne peut pas rejoindre l’entrée du deuxième dispositif de compression 2, car au deuxième point de raccordement 12 la circulation du fluide réfrigérant provenant de la première branche de dérivation B est bloquée. Le fluide réfrigérant parcourt donc la cinquième branche de dérivation F et rejoint la boucle principale A au niveau du dixième point de raccordement 20. Le fluide réfrigérant est détendu dans le premier dispositif de détente 41 , et absorbe de la chaleur du premier élément 25 de la chaîne de traction au niveau du premier évaporateur 3. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite l’accumulateur 26 puis l’entrée 1 a du premier dispositif de compression 1 . La première vanne d’arrêt 51 est fermée, de même que le troisième détendeur 43, le quatrième détendeur 44 et la troisième vanne d’arrêt 53.

[177] Un chauffage du deuxième élément 30 de la chaîne de traction peut ainsi être assuré. Une partie de la chaleur cédée au deuxième élément 30 provient de la chaleur prélevée au premier élément 25 de la chaîne de traction. Par exemple, la batterie 30 peut être chauffée tout en récupérant la chaleur dégagée par le module électronique 25, ce qui minimise l’énergie dépensée.

[178] Selon une variante du mode de fonctionnement dit de chauffage batterie et récupération d’énergie, non représentée, le débit de fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression 1 où il passe à haute pression, dans la deuxième branche de dérivation C, dans le premier échangeur de chaleur 31 . Le reste du parcours est identique. Selon cette variante, seul le premier dispositif de compression 1 fonctionne. Le deuxième dispositif de compression 2 ne fonctionne pas, et est contourné par le fluide réfrigérant à haute pression. [179] La figure 10 illustre un procédé de fonctionnement d’un système de conditionnement thermique 100 tel que décrit précédemment, dans un mode dit de refroidissement accéléré. Selon ce procédé de fonctionnement :

- un débit Q de fluide réfrigérant à basse pression se divise entre un premier débit Q1 et un deuxième débit Q2,

- le premier débit Q1 circule dans le premier dispositif de compression 1 où il passe à une pression intermédiaire,

- le deuxième débit Q2 circule dans le deuxième dispositif de compression 2 où il passe à une pression intermédiaire, circule dans la deuxième branche de dérivation C et rejoint le premier débit Q1 , formant un débit Q de fluide réfrigérant à pression intermédiaire, le débit Q circule dans la troisième branche de dérivation D, rejoint la boucle principale A, circule successivement dans le deuxième échangeur de chaleur 32 où il cède de la chaleur au flux d’air extérieur Fe, dans le quatrième dispositif de détente 44 où il passe à basse pression, dans le troisième échangeur de chaleur 33 où il absorbe de la chaleur du flux d’air intérieur Fi.

[180] Le fluide réfrigérant à basse pression en sortie du troisième échangeur 33 rejoint le quinzième point de raccordement 45 au niveau duquel il se divise à nouveau en un premier débit Q1 et un deuxième débit Q2. Dans ce mode de fonctionnement, ni le premier évaporateur 3 ni le deuxième évaporateur 4 ne sont parcourus par un débit de fluide réfrigérant. L’intégralité du débit de fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur 32 ainsi que le troisième échangeur de chaleur 33.

[181] De nombreux autres modes de fonctionnement sont également possibles. Par exemple, selon un mode de fonctionnement dit pompe à chaleur, non représenté :

- un débit Q de fluide réfrigérant à basse pression circule successivement dans le premier dispositif de compression 1 où il passe à une pression intermédiaire, dans le deuxième dispositif de compression 2 où il passe à haute pression, dans le premier échangeur de chaleur 31 où il cède de la chaleur au flux d’air intérieur Fi, dans le troisième détendeur 43 où il passe à basse pression, dans le deuxième échangeur de chaleur 32 où il absorbe de la chaleur du flux d’air extérieur Fe, dans la septième branche de dérivation H, et rejoint le premier dispositif de compression 1.

[182] Des modes de fonctionnement dit de déshumidification, dans lesquels le flux d’air intérieur Fi est refroidi au niveau de son passage dans le troisième échangeur 33 et réchauffé au niveau du premier échangeur 31 sont possibles. Selon un des modes de déshumidification, les deux dispositifs de compression sont actifs simultanément, avec une circulation en série du fluide réfrigérant à travers les deux dispositifs de compression. Selon un autre mode de déshumidification, seul le premier dispositif de compression 1 est en fonctionnement et aucun débit de fluide réfrigérant ne passe par le deuxième dispositif de compression.