Brevet FR3111967A1 — publié le 20211231

Dispositif de thermorégulation comprenant un premier circuit configuré pour la circulation d’un premier fluide réfrigérant et un deuxième circuit configuré pour la circulation d’un deuxième fluide réfrigérant, caractérisé en ce que le premier circuit et le deuxième circuit sont configurés pour que la circulation du premier et du deuxième fluides soit indépendante l’une de l’autre. Dispositif de thermorégulation La présente invention concerne un dispositif de thermorégulation, notamment destiné à un véhicule automobile. Il est connu d’utiliser un circuit comprenant une pluralité d’échangeurs de chaleur afin de thermo réguler à la fois l’habitacle du véhicule et la batterie du véhicule. Dans les véhicules électriques ou hybrides les batteries sont de plus en plus gourmandes en puissance de refroidissements notamment avec la volonté des constructeurs de réduire le temps de charge. Des puissances de refroidissement maximales sont estimées autour des 12kW. De plus, il est demandé souvent d’assurer, en même temps, un refroidissement minimal de la cabine (>3kW). Des architectures du circuit de refroidissement s’orientent vers une solution avec deux compresseurs (3) pour assurer le débit du réfrigérant nécessaire pour les deux puissances de refroidissement (voir fig.1). Cependant, ce genre d’architecture est difficile à contrôler quand le refroidissement batterie et cabine sont demandées en même temps. En effet, la pression d’évaporation de l’évaporateur cabine (4) est souvent plus faible que celle de l’échangeur (5) utilisé pour refroidir la batterie (3bar contre 6bar par ex.) ce qui demande par exemple des ajustements avec une pluralité de détendeurs (6) pilotés de façon électronique (voir fig.1). De plus, les deux compresseurs (3) partagent le même condenseur (7) et le même réfrigérant ce qui est limitant en terme de pression de refoulement (par exemple max La présente invention vise à résoudre, au moins en partie, les problèmes techniques évoqués ci-dessus. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de thermorégulation comprenant un premier circuit configuré pour la circulation d’un premier fluide réfrigérant et un deuxième circuit configuré pour la circulation d’un deuxième fluide réfrigérant, caractérisé en ce que le premier circuit et le deuxième circuit sont configurés pour que la circulation du premier et du deuxième fluides soit indépendante l’une de l’autre. Le fait de séparer le dispositif de thermorégulation en deux circuits indépendants permet de plus facilement contrôler chacune des boucles. Les plages de température et de pression peuvent donc être adaptées selon les besoins de thermo régulation associé à chacun des circuits. En outre, si nécessaire, il est possible d’utiliser deux réfrigérants différents. L’invention peut également comprendre l’une quelconque des caractéristiques suivantes, prises individuellement ou selon toute combinaison techniquement possible : - le dispositif de thermorégulation est configuré pour fonctionner avec le premier et le deuxième fluide choisis tels que pour une même température de saturation le premier fluide présente une pression d’évaporation et une pression de condensation inférieure à la pression d’évaporation et à la pression de condensation du deuxième fluide, - le premier circuit comprend un premier compresseur configuré pour travailler sur une première plage optimale de pression, - le deuxième circuit comprend un deuxième compresseur configuré pour travailler sur une deuxième plage optimale de pression - la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur est identique à la première plage optimale de pression du premier compresseur, - en variante, la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur est différente de la première plage optimale de pression du premier compresseur, - la première plage optimale de pression du premier compresseur est inférieure à la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur, - le premier circuit est configuré pour la thermorégulation d’une première zone, notamment l’habitacle d’un véhicule, - le deuxième circuit est configuré pour la thermorégulation d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement, notamment une batterie d’un véhicule électrique ou hybride, - la première plage optimale de pression est comprise entre 3bar et 27bar, - la deuxième plage de pression est comprise entre 6bar et 30bar, - le premier circuit comprend un premier échangeur de chaleur, - le premier échangeur de chaleur est configuré pour libérer du froid du premier fluide réfrigérant vers un autre fluide, - le premier échangeur de chaleur est un évaporateur, - le deuxième circuit comprend un deuxième échangeur de chaleur, - le deuxième échangeur de chaleur est configuré pour libérer du froid du deuxième fluide réfrigérant vers un autre fluide, - le deuxième échangeur de chaleur est un refroidisseur, - le deuxième échangeur de chaleur est un évaporateur à eau, - le deuxième échangeur de chaleur est un évaporateur à air, - le refroidisseur est une plaque configurée de sorte à permettre un échange direct entre le deuxième fluide et l’élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement, - le premier circuit comprend un premier condenseur, - le deuxième circuit comprend un deuxième condenseur, - le premier condenseur et le deuxième condenseur sont formés par deux portions indépendantes d’un échangeur commun comprenant deux entrées indépendantes, deux sorties indépendantes et une séparation interne, - le condenseur est un condenseur à air, - le condenseur est un condenseur à eau, - le premier circuit comprend un premier détendeur, - le premier détendeur est un détendeur thermostatique, - le deuxième circuit comprend un deuxième détendeur, - le deuxième détendeur est un détendeur thermostatique. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà commentée, illustre de façon schématique un dispositif de thermorégulation selon l’état de l’art, - la figure 2, illustre de façon schématique un dispositif de thermorégulation selon la présente invention, - la figure 3, est un diagramme enthalpique associé aux fluides réfrigérants du dispositif de thermorégulation selon la présente invention. Comme illustré à la figure 2, l’invention concerne un dispositif de thermorégulation 1 comprenant un premier circuit 10 et un deuxième circuit 20. Le premier circuit 10 est configuré pour la circulation d’un premier fluide réfrigérant. Le deuxième circuit 20 est configuré pour la circulation d’un deuxième fluide réfrigérant. Le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 sont configurés pour que la circulation du premier et du deuxième fluides soit indépendante l’une de l’autre. La circulation des fluides est considérée comme indépendante l’une de l’autre au sein des premier et deuxième circuits dans la mesure où il n’y a aucun échange de fluide entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20. Comme mentionné plus haut, le fait de séparer le dispositif de thermorégulation en deux circuits indépendants permet de plus facilement contrôler chacune des boucles. Avantageusement, le dispositif de thermorégulation 1 selon l’invention est configuré pour fonctionner avec le premier et le deuxième fluide choisis tels que pour une même température de saturation le premier fluide présente une pression d’évaporation et une pression de condensation inférieure à la pression d’évaporation et à la pression de condensation du deuxième fluide. Ainsi, en sélectionnant des fluides adéquats, il est possible de couvrir une plage de pression plus large qu’avec deux fluides identiques. Les plages pression peuvent ainsi être adaptées selon que l’on souhaite thermoréguler une première ou une deuxième zone d’un véhicule. Avantageusement, le premier circuit 10 comprend un premier compresseur 12 et le deuxième circuit 20 comprend un deuxième compresseur 22. Le compresseur est un élément du dispositif de thermorégulation chargé d’amener le fluide réfrigérant de la basse pression à la haute pression. Il va compresser le fluide afin d’y augmenter la pression. Le premier compresseur 12 est configuré pour travailler sur une première plage optimale de pression et le deuxième compresseur 22 est configuré pour travailler sur une deuxième plage optimale de pression. Selon un premier mode de réalisation, le premier compresseur 12 et le deuxième compresseur 22 sont sensiblement identiques. Ainsi, la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur 22 est identique à la première plage optimale de pression du premier compresseur 12. Le fait d’utiliser deux compresseurs identiques dans les deux circuits permet de faciliter la production industrielle dans la mesure où une seule référence de compresseur est nécessaire à la fabrication du dispositif de thermorégulation 1. Le premier fluide réfrigérant et le deuxième fluide réfrigérant peuvent être identiques ou différents. En travaillant à une même pression au sein des deux circuits et en utilisant des fluides réfrigérants différents, on obtient des températures différentes. Selon un exemple de configuration du dispositif de thermorégulation selon l’invention, le premier circuit utilisant un premier fluide réfrigérant est à une pression de 3bar, on obtient une température de 0°C. Lorsque le deuxième circuit utilisant un deuxième fluide réfrigérant est à une pression de 3bar, on obtient une température de 20°C. Selon un autre mode de réalisation, le premier compresseur 12 et le deuxième compresseur 22 sont sensiblement différents. Ainsi, la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur 22 est différente de la première plage optimale de pression du premier compresseur 12. Une telle configuration permet notamment de travailler sur des plages de pressions mieux adaptées au fluide réfrigérant de chaque circuit. Cette configuration est particulièrement avantageuse lorsque le premier et le deuxième fluide réfrigérant sont différents. Les plages de température et de pression peuvent ainsi être adaptées selon que l’on souhaite thermoréguler une première ou une deuxième zone d’un véhicule. Avantageusement, le premier circuit 10 est configuré pour la thermorégulation d’une première zone, notamment l’habitacle d’un véhicule, et le deuxième circuit 20 est configuré pour la thermorégulation d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement, notamment une batterie d’un véhicule électrique ou hybride. Dans une telle configuration, et toujours selon le mode de réalisation avec des compresseurs différents, la première plage optimale de pression du premier compresseur 12 est inférieure à la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur 22. En effet, en fonction de la zone à thermoréguler, les besoins énergétiques ne sont pas les mêmes. Par exemple, pour thermoréguler l’habitacle d’un véhicule il faut comparativement moins d’énergie que pour thermoréguler une batterie d’un véhicule électrique ou hybride. Ainsi, il peut être intéressant d’utiliser des fluides réfrigérant différents pour le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20. De la même manière, en fonction du fluide réfrigérant utilisé, il peut être intéressant de travailler sur des plages de pression différentes. Avantageusement, pour une thermorégulation de l’habitacle d’un véhicule et d’une batterie d’un véhicule électrique ou hybride, les premières et deuxièmes plages optimales de pression sont comprises entre 1 bar et 30 bar. La limite inférieure de 1 bar permet de ne pas aspirer de l’air dans le circuit. La limite supérieure de 30 bar correspond à la tenue usuelle des composants actuels. Avantageusement encore, le premier compresseur 12 du premier circuit 10 est configuré pour travailler sur la première plage optimale de pression comprise entre 3 bar et 27 bar et le deuxième compresseur 22 du deuxième circuit 20 est configuré pour travailler sur la deuxième plage de pression est comprise entre 6 bar et 30 bar. La figure 3 est un diagramme enthalpique associé aux fluides réfrigérants du dispositif de thermorégulation selon la présente invention. Dans le mode de réalisation du dispositif de thermorégulation 1 associé au diagramme enthalpique de la figure 3, le premier fluide réfrigérant et le deuxième fluide réfrigérant sont différents l’un de l’autre. Le premier fluide réfrigérant du premier circuit 10 présente une pression d’évaporation de 3 bar et une pression de condensation de 27 bar. Le deuxième fluide réfrigérant du deuxième circuit 20 présente une pression d’évaporation de 6 bar et une pression de condensation de 30 bar. En fonction des besoins énergétiques pour la thermorégulation de l’habitacle et de la batterie du véhicule, le dispositif de thermorégulation 1 selon l’invention peut présenter une pluralité de configurations différentes. Comme illustré à la figure 2, le premier circuit 10 comprend avantageusement un premier échangeur de chaleur 14. Avantageusement encore, le premier échangeur de chaleur 14 est configuré pour libérer du froid du premier fluide réfrigérant vers un autre fluide. On parle alors d’un échangeur bi-fluide. L’échange de chaleur a ainsi lieu entre le premier réfrigérant et un premier fluide caloporteur. Préférentiellement, le premier échangeur de chaleur 14 est un évaporateur. Comme illustré à la figure 2, le deuxième circuit 20 comprend avantageusement un deuxième échangeur de chaleur 24. Avantageusement encore, le deuxième échangeur de chaleur 24 est configuré pour libérer du froid du deuxième fluide réfrigérant vers un autre fluide. L’échange de chaleur a lieu entre le deuxième réfrigérant et un deuxième fluide caloporteur. Préférentiellement, le deuxième échangeur de chaleur 24 est un refroidisseur. Selon un mode de réalisation, le deuxième échangeur de chaleur 24 est un évaporateur à eau. Selon un autre mode de réalisation, le deuxième échangeur de chaleur 24 est un évaporateur à air. Selon encore un autre mode de réalisation, le refroidisseur n’est non pas configuré pour libérer du froid d’un fluide vers un autre fluide mais plutôt d’un fluide directement vers l’élément à thermoréguler. En particulier, le refroidisseur peut être une plaque configurée de sorte à permettre un échange direct entre le deuxième fluide réfrigérant et l’élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement. Comme illustré à la figure 2, le premier circuit 10 comprend avantageusement un premier condenseur 41. De la même manière, le deuxième circuit 20 comprend avantageusement un deuxième condenseur 42. Le condenseur est un échangeur de chaleur permettant de condenser le réfrigérant qui passe de l’état de vapeur à l’état liquide. Lorsque que le réfrigérant passe dans le condenseur, toutes ses calories sont relâchées alors qu’il repasse à l’état liquide en se condensant. Avantageusement, le premier condenseur 41 et le deuxième condenseur 42 sont formés par deux portions indépendantes d’un échangeur commun 40 comprenant deux entrées indépendantes, deux sorties indépendantes et une séparation interne. Ainsi, pour un échangeur commun 40 il y a deux passages indépendants correspondant à des portions des deux circuits indépendants 10 et 20. Les entrées et sorties indépendantes ainsi que la séparation interne de l’échangeur commun 40 permet d’éviter tout échange de fluide entre le premier circuit 10 et le deuxième circuit 20 au niveau de l’échangeur commun 40. Cette configuration permet de limiter l’encombrement du dispositif 1. Selon un mode de réalisation, le condenseur 40, 41, 42 est un condenseur à air. L’un et/ou l’autre du premier et deuxième fluide réfrigérant est alors refroidi par un flux d’air traversant le condenseur. Selon un autre mode de réalisation, le condenseur 40, 41, 42 est un condenseur à eau. L’un et/ou l’autre du premier et deuxième fluide réfrigérant est alors refroidi par un flux d’eau traversant le condenseur. Avantageusement, le premier circuit 10 comprend un premier détendeur 51. Le détendeur est un dispositif de régulation de débit dans le dispositif de thermorégulation. Il est pour cela relié de manière physique ou électronique à la sortie de l’évaporateur où il mesure la température du fluide. Il module ensuite le débit en fonction de cette dernière. Ledit détendeur peut être un détendeur électronique ou un détendeur thermostatique. De la même manière, le deuxième circuit 20 comprend avantageusement un deuxième détendeur 52. Ledit détendeur peut être un détendeur électronique ou un détendeur thermostatique. Dispositif de thermorégulation (1) comprenant un premier circuit (10) configuré pour la circulation d’un premier fluide réfrigérant et un deuxième circuit (20) configuré pour la circulation d’un deuxième fluide réfrigérant, caractérisé en ce que le premier circuit (10) et le deuxième circuit (20) sont configurés pour que la circulation du premier et du deuxième fluides soit indépendante l’une de l’autre. Dispositif de thermorégulation (1) selon la revendication précédente configuré pour fonctionner avec le premier et le deuxième fluide choisis tels que, pour une même température de saturation, le premier fluide présente une pression d’évaporation et une pression de condensation inférieure à la pression d’évaporation et à la pression de condensation du deuxième fluide. Dispositif de thermorégulation (1) selon la revendication précédente dans lequel, le premier circuit (10) comprend un premier compresseur (12) configuré pour travailler sur une première plage optimale de pression et dans lequel le deuxième circuit (20) comprend un deuxième compresseur (22) configuré pour travailler sur une deuxième plage optimale de pression. Dispositif de thermorégulation (1) selon la revendication 3 dans lequel, la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur est identique à la première plage optimale de pression du premier compresseur. Dispositif de thermorégulation (1) selon la revendication 3 dans lequel, la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur est différente de la première plage optimale de pression du premier compresseur. Dispositif de thermorégulation (1) selon la revendication 5 dans lequel la première plage optimale de pression du premier compresseur (12) est inférieure à la deuxième plage optimale de pression du deuxième compresseur (22), le premier circuit (10) étant configuré pour la thermorégulation d’une première zone, notamment l’habitacle d’un véhicule, le deuxième circuit (20) étant configuré pour la thermorégulation d’un élément électrique susceptible de dégager de la chaleur en fonctionnement, notamment une batterie d’un véhicule électrique ou hybride, Dispositif de thermorégulation (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel, le premier circuit (10) comprend un premier condenseur (41). Dispositif de thermorégulation (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel, le deuxième circuit (20) comprend un deuxième condenseur (42). Dispositif de thermorégulation (1) selon les revendications 7 et 8 dans lequel, le premier condenseur (41) et le deuxième condenseur (42) sont formés par deux portions indépendantes d’un échangeur commun (40) comprenant deux entrées indépendantes, deux sorties indépendantes et une séparation interne.