[1] La présente invention se rapporte au domaine des circuits de gestion thermique pour véhicule, en particulier pour véhicule automobile. Les circuits de gestion thermique considérés permettent une régulation thermique de l’habitacle du véhicule, ainsi qu’une régulation thermique d’une batterie de stockage d’énergie électrique destinée à la propulsion des véhicules automobiles électriques et hybrides. [2] Il est souhaitable de maintenir la température des batteries à une température proche de 45°. Lorsque la température est excessive, il existe un risque de détérioration des batteries. Lorsque la température est trop basse, la capacité de stockage diminue. Il existe ainsi une plage de température optimale dans laquelle il est souhaitable de maintenir la température de la batterie. [3] Lors d’une charge rapide des batteries, faisant appel à des puissances électriques de l’ordre de 100 kilowatt, une puissance frigorifique de plusieurs kilowatt doit être fournie par le circuit de gestion thermique afin de maintenir la température des batteries dans leur fourchette de température optimale. Lors d’autres phases de fonctionnement du véhicule, comme par exemple du roulage par température extérieure élevée, le besoin en refroidissement de l’habitacle peut être prédominant. Afin de pouvoir assurer le besoin de refroidissement global, il est connu d’utiliser deux compresseurs distincts afin d’assurer un débit suffisant de fluide réfrigérant.

[4] Un tel circuit de gestion thermique doit donc permettre de moduler précisément la puissance frigorifique fournie à la batterie ainsi que la puissance thermique fournie à l’habitacle. Il doit de plus permettre de fournir la puissance frigorifique nécessaire à assurer le refroidissement de chacun des éléments même dans les cas extrêmes d’utilisation.

[5] La présente invention propose un circuit de conditionnement thermique permettant de répartir de manière précise la puissance frigorifique entre l’habitacle et les batteries, tout en facilitant l’intégration dans l’habitacle du véhicule de l’échangeur de chaleur permettant de refroidir l’habitacle. De plus, la solution proposée permet de plus de produire deux flux d’air frais possédant une température distincte.

[6] [Réservoir] Ainsi, l’invention propose un circuit de gestion thermique d’un véhicule automobile électrique ou hybride configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, ledit circuit de gestion thermique comportant :

- une boucle principale comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : o un premier compresseur, o un premier échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air externe, o un premier dispositif de détente du fluide réfrigérant, o une première section d’échange thermique d’un deuxième échangeur de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air interne,

- une première branche de circulation reliant un premier point de jonction disposé en aval du premier échangeur de chaleur, entre le premier échangeur de chaleur et le premier dispositif de détente, à un deuxième point de jonction disposé en aval du premier compresseur, entre le premier compresseur et le premier échangeur de chaleur, la première branche de circulation comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : o un deuxième dispositif de détente, o une deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur permettant les échanges de chaleur avec un flux d’air interne, o un troisième échangeur de chaleur destiné à être en relation avec les batteries du véhicule automobile électrique ou hybride, o un deuxième compresseur,

- une deuxième branche de circulation reliant un troisième point de jonction disposé sur la première branche de circulation en aval du troisième échangeur de chaleur, entre le troisième échangeur de chaleur et le deuxième compresseur, à un quatrième point de jonction disposé sur la boucle principale en aval de la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur, entre la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur et le premier compresseur, la deuxième branche de circulation comportant un troisième dispositif de détente.

[7] Selon un aspect de l’invention, la première section d’échange thermique et la deuxième section d’échange thermique sont destinées à être traversées par le flux d’air interne.

[8] Selon un aspect de l’invention, la première section d’échange thermique et la deuxième section d’échange thermique font partie du même deuxième échangeur de chaleur.

[9] L’intégration du deuxième échangeur de chaleur dans l’habitacle du véhicule est ainsi facilitée.

[10] Selon un mode de réalisation du circuit de gestion thermique, la deuxième section d’échange thermique est disposée en amont de la première section d’échange thermique selon le sens d’écoulement du flux d’air interne.

[11] Le flux d’air interne est ainsi refroidi une première fois en traversant la deuxième section d’échange thermique, puis une deuxième fois en traversant la première section d’échange thermique. L’efficacité de l’échange thermique est améliorée. Par rapport à l’art antérieur, il est ainsi possible d’obtenir une température d’air plus basse pour un même débit, ou bien une même température d’air pour un débit d’air traité supérieur.

[12] Selon un mode de réalisation alternatif, la première section d’échange thermique et la deuxième section d’échange thermique sont disposées cote à cote selon le sens d’écoulement du flux d’air interne.

[13] Cette configuration permet qu’une partie du flux d’air interne soit conditionnée à une première température, et qu’une autre partie du flux d’air interne soit conditionnée une deuxième température, distincte de la première température.

[14] Selon un exemple de mise en oeuvre, la deuxième section d’échange thermique est disposée au-dessous de la première section d’échange thermique.

[15] Selon un mode de réalisation, la deuxième section d’échange thermique comporte une entrée et une sortie disposées sur une même face du deuxième échangeur de chaleur. [16] En variante, la deuxième section d’échange thermique comporte une entrée et une sortie disposée sur des faces opposées du deuxième échangeur de chaleur.

[17] Selon un mode de réalisation, la première section d’échange thermique comporte une entrée et une sortie disposée sur une même face du deuxième échangeur de chaleur.

[18] En variante, la première section d’échange thermique comporte une entrée et une sortie disposée sur des faces opposées du deuxième échangeur de chaleur.

[19] Selon un mode de réalisation, l’entrée de la deuxième section d’échange thermique et l’entrée de la première section d’échange thermique sont en vis-à- vis.

[20] Selon un exemple de mise en oeuvre, la sortie de la deuxième section d’échange thermique et la sortie de la première section d’échange thermique sont en vis-à-vis. [21] Selon un mode de réalisation, la deuxième section d’échange thermique comporte une passe unique.

[22] Selon un autre mode de réalisation, la deuxième section d’échange thermique comporte au moins deux passes.

[23] Selon un autre mode de réalisation, la deuxième section d’échange thermique comporte au moins trois passes.

[24] Selon un exemple de réalisation, la première section d’échange thermique comporte une passe unique.

[25] Selon un autre mode de réalisation, la première section d’échange thermique comporte au moins deux passes. [26] En variante, la première section d’échange thermique comporte au moins trois passes.

[27] Selon un mode de réalisation du circuit de gestion thermique selon l’invention, la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur comporte un matériau à changement de phase. [28] Selon un mode de réalisation, la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur comporte un matériau à changement de phase.

[29] L’énergie nécessaire à faire changer le matériau de phase peut servir à refroidir le flux d’air interne en l’absence de circulation de fluide réfrigérant dans le circuit, par exemple lorsque le véhicule n’est pas en fonctionnement. Il est possible d’avoir seulement la première section d’échange thermique équipée de matériau à changement de phase, ou seulement la deuxième section d’échange thermique équipée de matériau à changement de phase, ou encore d’avoir les deux sections d’échange thermique équipées de matériau à changement de phase.

[30] Selon une caractéristique de l’invention, le circuit de gestion thermique comporte un échangeur de chaleur interne permettant les échanges de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente et le fluide réfrigérant circulant entre le premier point de jonction et le premier dispositif de détente.

[31 ] Cet échangeur de chaleur interne permet d’améliorer l’efficacité du refroidissement.

[32] Le circuit de gestion thermique selon l’invention est configuré dans un premier mode de fonctionnement dans lequel le fluide réfrigérant circule dans :

- le deuxième compresseur à la sortie duquel le fluide réfrigérant est à une première pression,

- le premier échangeur de chaleur au niveau duquel il perd de la chaleur,

- le deuxième dispositif de détente au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une deuxième pression, inférieure à la première pression,

- la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur,

- le troisième échangeur de chaleur.

[33] Dans ce mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant traverse la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur ainsi que le troisième échangeur de chaleur. Le flux d’air interne est refroidi lors de son passage dans la deuxième section d’échange thermique. La première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant, et ne modifie pas la température du flux d’air interne. Les batteries sont refroidies par l’intermédiaire du troisième échangeur de chaleur.

[34] Le circuit de gestion thermique selon l’invention est aussi configuré dans un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide réfrigérant circule dans : le premier compresseur à la sortie duquel le fluide réfrigérant est à une première pression, le premier échangeur de chaleur au niveau duquel il perd de la chaleur, une première partie du fluide réfrigérant passe par la première branche de circulation et traverse le deuxième dispositif de détente au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une deuxième pression, inférieure à la première pression, la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur, la deuxième branche de circulation et le troisième dispositif de détente au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une troisième pression, inférieure à la deuxième pression, une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à la troisième pression, traverse ensuite la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur au niveau duquel il absorbe de la chaleur, la première partie et la deuxième partie du fluide réfrigérant se rejoignant au niveau du quatrième point de jonction avant de rejoindre le premier compresseur.

[35] Dans ce mode de fonctionnement, la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur est parcourue par du fluide réfrigérant à la pression la plus basse, donc possédant la température d’évaporation la plus faible. La deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur et le troisième échangeur de chaleur sont parcourus par du fluide réfrigérant à pression intermédiaire. Le flux d’air interne est donc refroidi par la deuxième section d’échange thermique jusqu’à un premier niveau de température, puis est à nouveau refroidi par la première section d’échange thermique jusqu’à un deuxième niveau de température. Le deuxième niveau de température est plus froid que le premier niveau de température puisque l’évaporation du réfrigérant se produit à une pression plus faible. Les batteries sont refroidies grâce au troisième échangeur, fonctionnant à pression intermédiaire.

[36] Le circuit de gestion thermique selon l’invention est également configuré dans un troisième mode de fonctionnement dans lequel le fluide réfrigérant circule dans :

- le premier compresseur à la sortie duquel le fluide réfrigérant est à une première pression,

- le premier échangeur de chaleur au niveau duquel il perd de la chaleur,

- le premier dispositif de détente au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une troisième pression, inférieure à la première pression,

- la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur au niveau duquel il absorbe de la chaleur avant de rejoindre le premier compresseur.

[37] Dans ce mode de fonctionnement, la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur est traversée par du fluide réfrigérant à la pression la plus basse, donc possédant la température d’évaporation la plus faible. La circulation de fluide réfrigérant est interrompue au niveau de la deuxième section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur, ainsi que dans le troisième échangeur de chaleur. Toute la puissance frigorifique disponible peut être utilisée pour refroidir le flux d’air traversant la première section d’échange thermique du deuxième échangeur de chaleur.

[38] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation donnée à titre d’exemples non limitatifs, accompagnée des figures ci-dessous :

[39] - la figure 1 représente une vue schématique d’un circuit de gestion thermique selon un mode de réalisation de l’invention,

[40] - la figure 2 représente une vue schématique du circuit de gestion thermique de la figure 1 selon un premier mode de fonctionnement,

[41] - la figure 3 représente un diagramme de la pression en fonction de l’enthalpie du fluide réfrigérant lors du fonctionnement selon le premier mode de fonctionnement de la figure 2, [42] - la figure 4 représente une vue schématique du circuit de gestion thermique de la figure 1 selon un deuxième mode de fonctionnement,

[43] - la figure 5 représente un diagramme de la pression en fonction de l’enthalpie du fluide réfrigérant lors du fonctionnement selon le deuxième mode de fonctionnement de la figure 4,

[44] - la figure 6 représente une vue schématique du circuit de gestion thermique de la figure 1 selon un troisième mode de fonctionnement,

[45] - la figure 7 représente un diagramme de la pression en fonction de l’enthalpie du fluide réfrigérant lors du fonctionnement selon le troisième mode de fonctionnement de la figure 6,

[46] - la figure 8 représente une vue schématique du circuit de gestion thermique de la figure 1 selon un quatrième mode de fonctionnement,

[47] - la figure 9 représente un diagramme de la pression en fonction de l’enthalpie du fluide réfrigérant lors du fonctionnement selon le quatrième mode de fonctionnement de la figure 8,

[48] - la figure 10 représente une vue schématique d’un échangeur de chaleur du circuit de la figure 1 , comportant deux sections d’échange thermique distinctes, selon un premier mode de réalisation,

[49] - la figure 11 représente une vue schématique d’un échangeur de chaleur du circuit de la figure 1 , comportant deux sections d’échange thermique distinctes, selon un deuxième mode de réalisation,

[50] - la figure 12 représente une vue schématique, partielle, de l’échangeur de la figure 10.

[51 ] 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.

[52] 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. 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 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 du fluide considéré.

[53] On a représenté sur la figure 1 un circuit de gestion thermique 1 d’un véhicule automobile. Le circuit de gestion thermique 1 est configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant. Autrement dit, en fonctionnement normal du circuit 1 , un fluide réfrigérant circule au moins dans une partie du circuit 1. Le circuit de gestion thermique 1 permet de réguler la température ainsi que le taux d’humidité de l’air présent dans l’habitacle du véhicule, afin d’assurer le confort des passagers. Il permet également de refroidir un ou plusieurs organes d’une chaîne de traction électrique du véhicule, comme par exemple un ensemble de cellules de batterie de stockage d’énergie électrique. Le fluide réfrigérant utilisé peut être un fluide chimique classique comme le R-1234yf (formule chimique 2, 3,3,3- Tétrafluoropropène) ou encore le R-134a (formule chimique 1 , 1,1 ,2- Tétrafluoroéthane).

[54] Le circuit de gestion thermique 1 comporte une boucle principale A, une première branche de circulation B, une deuxième branche de circulation C.

[55] La boucle principale A comporte dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : o un premier compresseur 3a, o un premier échangeur de chaleur 5 destiné à être traversé par un flux d’air externe 100, o un premier dispositif de détente 7 du fluide réfrigérant, o une première section d’échange thermique 16 d’un deuxième échangeur de chaleur 20 destiné à être traversé par un flux d’air interne 200.

[56] La première branche de circulation B relie un premier point de jonction 31 disposé en aval du premier échangeur de chaleur 5, entre le premier échangeur de chaleur 5 et le premier dispositif de détente 7, à un deuxième point de jonction 32 disposé en aval du premier compresseur 3a, entre le premier compresseur 3a et le premier échangeur de chaleur 5, la première branche de circulation B comportant dans le sens de circulation du fluide réfrigérant : o un deuxième dispositif de détente 11 , o une deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20 permettant les échanges de chaleur avec un flux d’air interne 200, o un troisième échangeur de chaleur 19 destiné à être en relation avec les batteries du véhicule automobile électrique ou hybride, o un deuxième compresseur 3b.

[57] La deuxième branche de circulation C relie un troisième point de jonction 33 disposé sur la première branche de circulation B en aval du troisième échangeur de chaleur 19, entre le troisième échangeur de chaleur 19 et le deuxième compresseur 3b, à un quatrième point de jonction 34 disposé sur la boucle principale A en aval de la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20, entre la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 et le premier compresseur 3a, la deuxième branche de circulation C comportant un troisième dispositif de détente 17.

[58] On entend par flux d’air interne 200 un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile. Ce flux d’air interne peut circuler dans une installation de chauffage, ventilation et climatisation, souvent désignée par le terme Anglais

« HVAC » signifiant « Heating, Ventilating and Air Conditioning ».

[59] Le troisième échangeur de chaleur 19 est en couplage thermique avec un ensemble de cellules de batterie assurant par exemple la propulsion du véhicule par un moteur électrique. Le troisième échangeur de chaleur 19 permet ainsi de réguler la température des batteries. Le couplage thermique peut être assuré de manière directe, le réfrigérant échangeant directement de la chaleur avec les batteries, ou encore de manière indirecte, par l’intermédiaire d’un fluide caloporteur. Dans ce cas, le fluide réfrigérant refroidit le fluide caloporteur qui à son tour refroidit les batteries.

[60] Une unité électronique de contrôle, non représentée, reçoit les informations de différents capteurs mesurant notamment les caractéristiques du fluide réfrigérant en divers points du circuit. L’unité électronique reçoit également les consignes demandées par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage des différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du circuit de gestion thermique 1.

[61 ] La première section d’échange thermique 16 et la deuxième section d’échange thermique 15 sont destinées à être traversées par le flux d’air interne 200.

[62] Dans le mode de réalisation illustré, la première section d’échange thermique 16 et la deuxième section d’échange thermique 15 font partie du même deuxième échangeur de chaleur 20.

[63] Un même échangeur de chaleur 20 comporte ainsi deux sections d’échange thermique 15, 16 permettant d’obtenir deux niveaux de température différents. L’intégration de cet échangeur de chaleur unique 20 dans l’habitacle du véhicule est ainsi facilitée.

[64] Comme représenté notamment sur les figures 1 et 8, la deuxième section d’échange thermique 15 est disposée en amont de la première section d’échange thermique 16 selon le sens d’écoulement du flux d’air interne 200. Autrement dit, le flux d’air 200 traverse d’abord la deuxième section d’échange thermique 15 puis la première section d’échange thermique 16 avant de ressortir de l’échangeur 20.

[65] Le flux d’air interne 200 est ainsi refroidi une première fois en traversant la deuxième section d’échange thermique 15, puis une deuxième fois en traversant la première section d’échange thermique 16. L’efficacité de l’échange thermique est ainsi améliorée.

[66] Selon un mode de réalisation, illustré sur la figure 10, la deuxième section d’échange thermique 15 comporte une entrée 24 et une sortie 25 disposées sur une même face 6 du deuxième échangeur de chaleur 20.

[67] Selon un autre mode de réalisation, illustré sur la figure 11 , la deuxième section d’échange thermique 15 comporte une entrée 24 et une sortie 25 disposée sur des faces opposées 6,10 du deuxième échangeur de chaleur 20. [68] De même, dans l’exemple de la figure 10, la première section d’échange thermique 16 comporte une entrée 26 et une sortie 27 disposée sur une même face 6 du deuxième échangeur de chaleur 20.

[69] Selon le mode de réalisation de la figure 11 , la première section d’échange thermique 16 comporte une entrée 26 et une sortie 27 disposée sur des faces opposées 6,10 du deuxième échangeur de chaleur 20.

[70] Plus précisément, l’entrée 24 de la deuxième section d’échange thermique 15 et l’entrée 26 de la première section d’échange thermique 16 sont en vis-à-vis. Autrement dit, l’entrée 24 et l’entrée 26 sont sensiblement alignés selon la direction d’écoulement du flux d’air interne 200.

[71 ] De même, la sortie 25 de la deuxième section d’échange thermique 15 et la sortie 27 de la première section d’échange thermique 16 sont en vis-à-vis.

[72] Lorsque les deux entrées 24,26 et les deux sorties 25,27 sont toutes disposées sur une même face de l’échangeur de chaleur 20, l’insertion de l’échangeur thermique 20 dans l’installation de chauffage lors de son montage est facilitée. De même, le raccordement des conduites de réfrigérant à chacune des entrées 24, 26 et sorties 25, 27 de l’échangeur de chaleur 20 est également facilitée.

[73] Selon un mode de réalisation, la deuxième section d’échange thermique 15 comporte une passe unique. Selon un autre mode de réalisation, la deuxième section d’échange thermique 15 comporte au moins deux passes. Selon encore un autre mode de réalisation, schématisé sur la figure 12, la deuxième section d’échange thermique 15 comporte au moins trois passes.

[74] Selon un exemple de réalisation, la première section d’échange thermique 16 comporte une passe unique. Selon un autre exemple de réalisation, la première section d’échange thermique 16 comporte au moins deux passes. En variante, la première section d’échange thermique 16 comporte au moins trois passes. Le nombre de passes de la deuxième section d’échange thermique 15 peut être choisi indépendamment du nombre de passes de la première section d’échange thermique 16. [75] Le circuit de gestion thermique 1 comporte de plus un échangeur de chaleur interne 13 permettant les échanges de chaleur entre le fluide réfrigérant en sortie du deuxième dispositif de détente 11 et le fluide réfrigérant circulant entre le premier point de jonction 31 et le premier dispositif de détente 7. Cet échangeur de chaleur interne 13 permet d’améliorer l’efficacité du refroidissement.

[76] Les premier 7, deuxième 11 et troisième 17 dispositifs de détente peuvent comporter notamment une fonction d’arrêt afin d’interdire la circulation du fluide réfrigérant lorsqu’ils sont complètement fermés. Une telle fonction d’arrêt permet de contrôler la circulation du fluide réfrigérant et ainsi de décider si le fluide réfrigérant circule dans la première section d’échange 16 du deuxième échangeur de chaleur 20, dans la première branche de circulation B et/ou dans la deuxième branche de circulation C.

[77] Les figures 2 à 7 illustrent trois modes de fonctionnement distincts du circuit de gestion thermique 1. D’autres modes de fonctionnement sont également possibles en jouant sur le débit de fluide réfrigérant traversant chacun des premier 7, deuxième 11 et troisième 17 dispositifs de détente, ainsi que sur le régime de rotation du premier compresseur 3a et du deuxième compresseur 3b.

[78] Sur les figures 2, 4 et 6, seules les portions dans lesquelles le fluide réfrigérant circule sont représentées. Le type de trait utilisé schématise la pression du fluide réfrigérant dans la portion de circuit correspondante. Un trait épais correspond à une portion de circuit à haute pression, un trait fin correspond à une portion de circuit à pression intermédiaire et un trait pointillé correspond à une portion de circuit à basse pression. Dans tous les modes de fonctionnement, la valeur de la pression intermédiaire est inférieure à la valeur de la haute pression, et la valeur de la basse pression est inférieure à la valeur de la pression intermédiaire.

[79] Premier mode de fonctionnement :

La figure 2 illustre le fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 selon un premier mode de fonctionnement. La figure 3 est un diagramme représentant l’évolution, dans les branches de circulation A et B, de la pression P du fluide réfrigérant en fonction de son enthalpie H. [80] Dans ce premier mode de fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 , le fluide réfrigérant circule dans : le deuxième compresseur 3b à la sortie duquel le fluide réfrigérant est à une première pression, le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel il perd de la chaleur, le deuxième dispositif de détente 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une deuxième pression, inférieure à la première pression, la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20, le troisième échangeur de chaleur 19.

[81 ] Le fluide réfrigérant est à haute pression en sortie du compresseur 3b, comme illustré par la portion 300b du diagramme de la figure 3. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de la chaleur au flux d’air externe 100, comme illustré par la portion 500 du diagramme de la figure 3. Au niveau du premier point de jonction 31 , le fluide réfrigérant passe par la première branche de circulation B et traverse le deuxième dispositif de détente 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire, comme illustré par la portion 110 du diagramme de la figure 3. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur

20 au niveau duquel il absorbe de la chaleur, comme illustré par la portion 150 du diagramme de la figure 4. Le fluide réfrigérant traverse ensuite le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel il absorbe de la chaleur, puis rejoint l’entrée du deuxième compresseur 3b, bouclant ainsi le cycle thermodynamique. [82] Dans ce premier mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la partie de la branche principale A située en aval du premier point de jonction 31 , ni dans la deuxième branche de circulation C. Pour cela, le premier dispositif de détente 7 peut par exemple être fermé et interdire la circulation du fluide réfrigérant. La première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant, et ne modifie pas la température du flux d’air interne 200. [83] Le flux d’air interne 200 est ainsi refroidi en traversant la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20. Les batteries sont elles refroidies via le troisième échangeur de chaleur 19. Aux pertes de charge près, la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur 20 et le troisième échangeur de chaleur 19 sont à la même pression. La température d’évaporation du fluide réfrigérant est donc sensiblement identique dans ces deux échangeurs de chaleur. L’échangeur de chaleur interne 13 est inactif dans ce premier mode de fonctionnement.

[84] Ce premier mode de fonctionnement permet de fournir une puissance de refroidissement modérée aux batteries, tout en assurant un refroidissement de l’habitacle du véhicule. Les batteries peuvent ainsi être maintenue à la température recommandée pendant les phases de charge rapide. Le débit de fluide réfrigérant circulant dans le circuit de gestion thermique 1 est ajusté par l’ouverture du deuxième dispositif de détente 11 ainsi que par le régime de rotation du deuxième compresseur, ces paramètres de contrôle permettant ainsi d’ajuster la puissance totale de refroidissement fournie.

[85] Deuxième mode de fonctionnement :

La figure 4 illustre le fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 selon un deuxième mode de fonctionnement. La figure 5 est un diagramme représentation l’évolution, dans les branches de circulation A, B, C, de la pression P du fluide réfrigérant en fonction de son enthalpie H.

[86] Dans ce deuxième mode de fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 , le fluide réfrigérant circule dans :

- le premier compresseur 3a à la sortie duquel le fluide réfrigérant est à une première pression,

- le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel il perd de la chaleur,

- une première partie du fluide réfrigérant passe par la première branche de circulation B et traverse le deuxième dispositif de détente 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une deuxième pression, inférieure à la première pression, la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20, le troisième échangeur de chaleur 19, la deuxième branche de circulation C et le troisième dispositif de détente 17 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une troisième pression, inférieure à la deuxième pression,

- une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à la troisième pression, traverse ensuite la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 au niveau duquel il absorbe de la chaleur,

- la première partie et la deuxième partie du fluide réfrigérant se rejoignant au niveau du quatrième point de jonction 34 avant de rejoindre le premier compresseur 3a.

[87] Le fluide réfrigérant est à haute pression en sortie du premier compresseur 3a, comme illustré par la portion 300a du diagramme de la figure 5. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de la chaleur au flux d’air externe 100, comme illustré par la portion 500 du diagramme de la figure 5.

[88] Au niveau du premier point de jonction 31 , une première partie du fluide réfrigérant passe par la première branche de circulation B et traverse le deuxième dispositif de détente 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une pression intermédiaire, comme illustré par la courbe 110 du diagramme de la figure 5. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20, comme le montre la courbe 150 du diagramme de la figure 5, au niveau duquel il absorbe de la chaleur. Le fluide réfrigérant à pression intermédiaire rejoint ensuite le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel il absorbe de la chaleur, comme le montre la portion 190 du diagramme de la figure 5. Cette partie de fluide réfrigérant traverse ensuite le troisième dispositif de détente 17 au niveau duquel il passe à une basse pression, inférieure à la pression intermédiaire. Cette deuxième détente est schématisée par la portion 170. Cette partie de fluide réfrigérant rejoint ensuite la branche principale A au niveau du quatrième point de jonction 34, puis rejoint l’entrée du premier compresseur 3a. Le deuxième compresseur 3b n’est pas actif.

[89] Toujours au niveau du premier point de jonction 31 , une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par la boucle principale A, traverse l’échangeur interne 13, puis le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à la basse pression, comme illustré par la portion 700 du diagramme de la figure 5. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 au niveau de laquelle il absorbe de la chaleur, comme illustré par la courbe 160 du diagramme de la figure 5. Cette partie de fluide réfrigérant rejoint ensuite le quatrième point de jonction 34 où elle se mélange avec la partie de fluide réfrigérant provenant de la deuxième branche de circulation C.

[90] L’échangeur de chaleur interne 13 permet un sous-refroidissement du fluide réfrigérant passant par la boucle principale A. En effet, une partie de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant à haute pression passant entre le premier 31 et le premier dispositif de détente 7 est transférée au fluide réfrigérant à pression intermédiaire circulant dans la première branche de circulation B en sortie du deuxième dispositif de détente 11. Ce transfert est illustré par les portions 130a et 130b du diagramme de la figure 5. La différence d’enthalpie schématisée par le segment 130a n’est pas forcément égale à la différence d’enthalpie schématisée par le segment 130b. L’échangeur de chaleur interne 13 permet d’améliorer le coefficient de performance du circuit de gestion thermique 1. Il est cependant tout à fait envisageable de ne pas intégrer d’échangeur interne, selon une variante non représentée du circuit de gestion thermique 1.

[91 ] Dans ce deuxième mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant circule à la fois dans la première branche de circulation B, la deuxième branche de circulation C ainsi que dans la boucle principale A.

[92] Dans ce mode de fonctionnement, la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 est traversée par du fluide réfrigérant à la pression la plus basse, donc possédant la température d’évaporation la plus faible. La deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20 est parcourue par le fluide réfrigérant à pression intermédiaire. Le flux d’air interne 200 est donc refroidi d’abord par la deuxième section d’échange thermique 15 jusqu’à un premier niveau de température, puis est à nouveau refroidi par la première section d’échange thermique 16 jusqu’à un deuxième niveau de température. Le deuxième niveau de température est plus froid que le premier niveau de température puisque l’évaporation du fluide réfrigérant se produit à une pression plus faible. [93] Ce deuxième mode de fonctionnement permet ainsi d’obtenir conjointement une capacité de refroidissement élevée des batteries, via le troisième échangeur de chaleur 19, ainsi d’un débit d’air interne 200 à basse température.

[94] Le deuxième mode de fonctionnement peut correspondre à une charge rapide des batteries tout en assurant conjointement un refroidissement très efficace de l’habitacle.

[95] Dans le cas où le troisième échangeur de chaleur 19 comporte un matériau à changement de phase, ce dernier peut être « rechargé » dans ce deuxième mode de fonctionnement, notamment pour être utilisé ultérieurement par exemple dans le premier mode de réalisation. Par « recharger », on entend ici que le matériau à changement de phase passe par exemple de la phase liquide à la phase solide.

[96] Troisième mode de fonctionnement :

La figure 6 illustre le fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 selon un troisième mode de fonctionnement. La figure 7 est un diagramme représentation l’évolution, dans la boucle principale A, de la pression P du fluide réfrigérant en fonction de son enthalpie H.

[97] Dans ce troisième mode de fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 , le fluide réfrigérant circule dans :

- le premier compresseur 3a à la sortie duquel le fluide réfrigérant est à une première pression,

- le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel il perd de la chaleur,

- le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une troisième pression, inférieure à la première pression,

- la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 au niveau duquel il absorbe de la chaleur avant de rejoindre le premier compresseur 3a.

[98] Le fluide réfrigérant est à haute pression en sortie du premier compresseur 3a, comme illustré par la courbe 300a du diagramme de la figure 7. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de la chaleur au flux d’air externe 100, comme illustré par la courbe 500 du diagramme de la figure 7.

[99] Au niveau du premier point de jonction 31 , le fluide réfrigérant passe par la boucle principale A, traverse le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à basse pression, comme illustré par la portion 700 du diagramme de la figure 7. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 au niveau duquel il absorbe de la chaleur, comme illustré par la portion 160 du diagramme de la figure 7, avant de rejoindre le quatrième point de jonction 34 et de là l’aspiration du premier compresseur 3a.

[100] Dans ce troisième mode de fonctionnement, le fluide réfrigérant ne circule pas dans la première branche de circulation B ni dans la deuxième branche de circulation C. Pour cela, le deuxième dispositif de détente 11 peut par exemple être fermé et interdire la circulation du fluide réfrigérant. Le troisième dispositif de détente 17 peut également être fermé. La deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20 n’est pas parcourue par le fluide réfrigérant, et ne modifie pas la température du flux d’air interne 200.

L’échangeur de chaleur interne 13 est inactif dans ce premier mode de fonctionnement.

[101] Dans ce troisième mode de fonctionnement, la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 est traversée par du fluide réfrigérant à la pression la plus basse, donc possédant la température d’évaporation la plus faible. Le flux d’air interne 200 est donc refroidi, par la seule action de la première section d’échange thermique 16, jusqu’à une température basse.

[102] Ce troisième mode de fonctionnement permet de dédier la capacité de refroidissement du circuit de gestion thermique 1 au refroidissement du flux d’air interne 200. Toute la puissance frigorifique disponible est ainsi utilisée pour le refroidissement de l’habitacle. Cela permet par exemple un refroidissement rapide de l’habitacle du véhicule automobile même par température extérieure très élevée.

[103] Quatrième mode de fonctionnement : La figure 8 illustre le fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 selon un quatrième mode de fonctionnement. La figure 9 est un diagramme représentation l’évolution, dans la boucle principale A, de la pression P du fluide réfrigérant en fonction de son enthalpie H.

[104] Dans ce quatrième mode de fonctionnement du circuit de gestion thermique 1 , le fluide réfrigérant circule dans :

- le premier compresseur 3a à la sortie duquel le fluide réfrigérant est à une première pression,

- le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel il perd de la chaleur,

- une première partie du fluide réfrigérant passe par la première branche de circulation B et traverse le deuxième dispositif de détente 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une deuxième pression, inférieure à la première pression, la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20, le troisième échangeur de chaleur 19, o une première fraction de la première partie du fluide réfrigérant passe par la deuxième branche de circulation C et le troisième dispositif de détente 17 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une troisième pression, inférieure à la deuxième pression, o une deuxième fraction de la première partie du fluide réfrigérant passe par le deuxième compresseur 3b et rejoint le fluide réfrigérant sortant du premier compresseur 3a au niveau du deuxième point de jonction 32,

- une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à la troisième pression, traverse ensuite la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 au niveau duquel il absorbe de la chaleur, la première fraction de la première partie du fluide réfrigérant et la deuxième partie du fluide réfrigérant se rejoignant au niveau du quatrième point de jonction 34 avant de rejoindre le premier compresseur 3a.

[105] Le fluide réfrigérant est à haute pression en sortie du premier compresseur 3a, comme illustré par la courbe 300a du diagramme de la figure 9. Le fluide réfrigérant passe ensuite par le premier échangeur de chaleur 5 au niveau duquel le fluide réfrigérant cède de la chaleur au flux d’air externe 100, comme illustré par la courbe 500 du diagramme de la figure 9.

[106] Au niveau du premier point de jonction 31 , une première partie du fluide réfrigérant passe par la première branche de circulation B, et traverse le deuxième dispositif de détente 11 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une deuxième pression dite pression intermédiaire, comme illustré par la portion 110 du diagramme de la figure 9. Cette première partie de fluide réfrigérant traverse ensuite l’échangeur de chaleur interne 13, puis la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20 au niveau duquel il absorbe de la chaleur, comme illustré par la portion 150 du diagramme de la figure 9, puis rejoint ensuite le troisième échangeur de chaleur 19 au niveau duquel il absorbe encore de la chaleur, comme le montre la portion 190 du diagramme de la figure 5.

[107] Au niveau du troisième point de jonction 33, une première fraction de la première partie du fluide réfrigérant passe par la deuxième branche de circulation

C et traverse le troisième dispositif de détente 17 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une troisième pression, inférieure à la deuxième pression, comme schématisé par la portion 170 sur la figure 9. Toujours au niveau du troisième point de jonction 33, une deuxième fraction de la première partie de fluide réfrigérant, autrement dit le complément à la première fraction, rejoint le deuxième compresseur 3b. En sortie du compresseur 3b, le fluide réfrigérant est à haute pression, comme illustré par la courbe 300b du diagramme de la figure 9. Le fluide réfrigérant à haute pression en sortie du deuxième compresseur 300b rejoint le fluide réfrigérant sortant du premier compresseur 3a. [108] Toujours au niveau du premier point de jonction 31 , une deuxième partie du fluide réfrigérant passe par la boucle principale A, traverse l’échangeur interne 13, puis le premier dispositif de détente 7 au niveau duquel le fluide réfrigérant passe à une troisième pression dite basse pression, comme illustré par la portion 700 du diagramme de la figure 9. Le fluide réfrigérant traverse ensuite la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 au niveau de laquelle il absorbe de la chaleur, comme illustré par la courbe 160 du diagramme de la figure 5. Cette partie de fluide réfrigérant rejoint ensuite le quatrième point de jonction 34, où elle se mélange avec la première fraction de la première partie du fluide réfrigérant provenant de la deuxième branche de circulation C. Le fluide réfrigérant rejoint ensuite l’aspiration du premier compresseur 3a.

[109] L’échangeur de chaleur interne 13 permet un sous-refroidissement du fluide réfrigérant passant par la boucle principale A. En effet, une partie de l’énergie calorifique du fluide réfrigérant à haute pression passant entre le premier point de jonction 31 et le premier dispositif de détente 7 est transférée au fluide réfrigérant à pression intermédiaire circulant dans la première branche de circulation B en sortie du deuxième dispositif de détente 11. Ce transfert est illustré par les portions 130a et 130b du diagramme de la figure 9.

[110] Dans ce quatrième mode de fonctionnement, les deux compresseurs 3a et 3b sont tous les deux actifs, et le fluide réfrigérant circule dans toutes les branches du circuit. Dans ce quatrième mode de fonctionnement, la deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20 est parcourue par le fluide réfrigérant à pression intermédiaire. La première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 est traversée par du fluide réfrigérant à la pression la plus basse, donc possédant la température d’évaporation la plus faible. Le flux d’air interne 200 est donc refroidi d’abord par la deuxième section d’échange thermique 15 jusqu’à un premier niveau de température, puis est à nouveau refroidi par la première section d’échange thermique 16 jusqu’à un deuxième niveau de température. Le deuxième niveau de température est plus froid que le premier niveau de température puisque l’évaporation du fluide réfrigérant se produit à une pression plus faible. L’échangeur de chaleur 19 est traversé par du fluide réfrigérant à pression intermédiaire, ce qui permet d’assurer un refroidissement des batteries. L’action conjointe des deux compresseurs permet d’assurer un débit de refroidissement élevé et ainsi une puissance de refroidissement élevée.

[111] Ce quatrième mode de fonctionnement permet d’assurer une régulation thermique des batteries autour de leur température optimum pendant une phase de charge rapide, la pression intermédiaire étant ajustée de sorte à obtenir une température d’évaporation comprise par exemple entre 20° et 30° dans la deuxième section d’échange thermique 15 ainsi que dans le troisième échangeur 19. La basse pression est ajustée de façon à obtenir un refroidissement simultané de l’habitacle avec une température de soufflage d’air plus froide, par exemple comprise entre 0° C et +8°C. Cela permet par exemple un refroidissement rapide de l’habitacle du véhicule automobile tout en assurant une charge rapide des batteries du véhicule. Le régime de rotation de chacun des compresseurs peut être ajusté individuellement, afin d’adapter le débit de fluide réfrigérant traversant chaque branche, et par conséquent la puissance de refroidissement dans chacune des branches.

[112] Selon des modes de réalisation non représentés, le circuit de gestion thermique selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles :

[113] La première section d’échange thermique 16 et la deuxième section d’échange thermique 15 peuvent être disposées cote à cote selon le sens d’écoulement du flux d’air interne 200. Dans ce cas, aucune section d’échange thermique n’est en amont de l’autre. Une partie du flux d’air interne 200 traverse uniquement la deuxième section d’échange thermique 15 et une autre partie du flux d’air interne 200 traverse uniquement la première section d’échange thermique 16. Il est ainsi possible d’obtenir une partie du flux d’air interne 200 à une première température, et une autre partie du flux d’air interne 200 à une deuxième température distincte de la première température. Ces deux parties distinctes du flux d’air interne 200 peuvent ainsi être dirigées vers des zones distinctes de l’habitacle. L’air le plus frais peut par exemple être dirigé vers la partie supérieure de l’habitacle, c'est-à-dire vers le pare-brise et la tête des passagers. L’air à température plus élevée peut lui être dirigé vers la partie intermédiaire ou la partie basse de l’habitacle. Cela permet d’assurer un désembuage particulièrement efficace du pare-brise ainsi qu’un bon confort thermique des passagers.

[114] La deuxième section d’échange thermique 15 est disposée au-dessous de la première section d’échange thermique 16. On entend par « au dessous » que la deuxième section d’échange thermique 15 est plus près du sol sur lequel roule le véhicule que la première section d’échange thermique 16, lorsque l’échangeur de chaleur 20 est assemblé dans sa position de montage normal dans le véhicule. Cette configuration facilite l’orientation de l’air le plus frais vers la partie supérieure de l’habitacle.

[115] La deuxième section d’échange thermique 15 du deuxième échangeur de chaleur 20 peut comporter un matériau à changement de phase. De même, la première section d’échange thermique 16 du deuxième échangeur de chaleur 20 comporte un matériau à changement de phase.

[116] L’énergie nécessaire à faire passer le matériau à changement de phase de l’état solide à l’état liquide peut servir à refroidir le flux d’air interne en l’absence de circulation de fluide réfrigérant dans le circuit, par exemple lorsque le véhicule n’est pas en fonctionnement.