Brevet FR3129197A1 — publié le 20230519

L’invention concerne un système de conditionnement thermique (100) pour véhicule automobile (50), comportant : - Un circuit de fluide réfrigérant (1) comportant successivement : un compresseur (2), un condenseur (3), un premier détendeur (4), un premier échangeur thermique (5) susceptible d’accumuler du givre, et configuré pour échanger thermiquement avec un flux d’air (F1, F2), - Un circuit de liquide caloporteur (6) comportant un deuxième échangeur thermique (7) configuré pour échanger thermiquement avec le flux d’air (F1, F2) et disposé en arrière du premier échangeur (5) selon un axe longitudinal (X) du véhicule (50), - un groupe moto-ventilateur (8) configuré pour : dans un premier mode de fonctionnement, générer un premier flux d’air (F1) selon un premier sens d’écoulement, et dans un deuxième mode de fonctionnement, générer un deuxième flux d’air (F2) selon un deuxième sens d’écoulement, de façon à faire fondre le givre accumulé sur le premier échangeur thermique (5). Figure de l’abrégé : Figure 2 Système de conditionnement thermique La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes de conditionnement thermique peuvent notamment équiper un véhicule automobile. Ces systèmes permettent de réaliser une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel que l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, dans le cas d’un véhicule à propulsion électrique. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant au sein de plusieurs échangeurs de chaleur. Les systèmes de conditionnement thermiques font couramment appel à une boucle de fluide réfrigérant et une boucle de liquide caloporteur échangeant de la chaleur avec le fluide réfrigérant. De tels systèmes sont ainsi appelés indirects. Le brevet EP2933586 B1 décrit un exemple de système indirect. La boucle de fluide réfrigérant est formée de sorte que le fluide réfrigérant cède de la chaleur à un liquide caloporteur dans un échangeur de chaleur dit bifluide. Pour cela, le fluide réfrigérant à haute pression est condensé dans l’échangeur bifluide, puis détendu et évaporé dans un autre échangeur de chaleur. Dans un mode de fonctionnement dit de climatisation habitacle, cet autre échangeur de chaleur échange thermiquement avec un flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule. La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant est ainsi prélevée de ce flux d’air Le flux d’air à destination de l’habitacle est ainsi refroidi, ce qui permet de réguler la température de l’habitacle du véhicule. Dans un mode de fonctionnement dit pompe à chaleur, cet autre échangeur de chaleur échange thermiquement avec un flux d’air extérieur. La chaleur nécessaire à l’évaporation du fluide réfrigérant est prélevée de ce flux d’air extérieur, qui est donc refroidi par l’échange thermique avec le fluide réfrigérant. Lorsque la température extérieure est proche de 0°C, la vapeur d’eau présente dans le flux d’air extérieur en raison de l’humidité naturelle ambiante peut se transformer en glace. Une accumulation progressive de glace a ainsi lieu sur l’échangeur de chaleur. Cette accumulation de glace dégrade la capacité d’échange thermique de l’échangeur, et pénalise donc la puissance thermique que le système peut fournir. Il est donc souhaitable de dégivrer l’échangeur de chaleur en cas d’accumulation excessive de glace. Le but de l’invention est de proposer un système de conditionnement thermique indirect sur lequel un dégivrage de l’échangeur extérieur peut être réalisé de manière efficace. L’invention se rapporte également à un procédé de dégivrage d’un tel système de conditionnement thermique. Résumé A cette fin, la présente invention propose un système de conditionnement thermique adapté pour être monté dans un véhicule automobile, le véhicule présentant un axe longitudinal dirigé d’un avant du véhicule vers un arrière du véhicule, le système de conditionnement thermique comportant : - Un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant: un dispositif de compression, un condenseur, un premier dispositif de détente, un premier échangeur de chaleur configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et susceptible d’accumuler du givre, le premier échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air, - Un circuit de liquide caloporteur configuré pour faire circuler un liquide caloporteur, et comportant un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air et étant disposé en arrière du premier échangeur de chaleur selon l’axe longitudinal, - un groupe moto-ventilateur configuré pour : dans un premier mode de fonctionnement, générer un premier flux d’air selon un premier sens d’écoulement allant du premier échangeur de chaleur vers le deuxième échangeur de chaleur, et dans un deuxième mode de fonctionnement, générer un deuxième flux d’air selon un deuxième sens d’écoulement allant du deuxième échangeur de chaleur vers le premier échangeur de chaleur, de façon à faire fondre le givre accumulé sur le premier échangeur de chaleur. Le deuxième échangeur de chaleur, qui permet un échange thermique entre un liquide caloporteur et un flux d’air, est disposé en arrière du premier échangeur de chaleur. Le flux d’air généré par l’avancement du véhicule traverse donc d’abord le premier échangeur puis le deuxième échangeur. Dans ces conditions, même si le liquide caloporteur est suffisamment chaud, le premier échangeur ne peut recevoir de chaleur du deuxième échangeur. Le deuxième échangeur ne peut donc pas être utilisé pour dégivrer le premier échangeur, c’est-à-dire faire fondre un dépôt de givre accumulé sur le premier échangeur. En générant un flux d’air selon un sens d’écoulement opposé, ce flux peut être chauffé par le liquide caloporteur avant d’être en contact avec le premier échangeur. Le deuxième échangeur peut ainsi servir à dégivrer le premier échangeur. La disponibilité du système de conditionnement thermique est améliorée. Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le condenseur est un échangeur bifluide, l’échangeur bifluide étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. Selon un aspect du système de conditionnement thermique, le système de conditionnement thermique est configuré pour fonctionner sélectivement suivant au moins deux modes de fonctionnement distincts. Le premier mode de fonctionnement est par exemple un mode dit pompe à chaleur. Le deuxième mode de fonctionnement est par exemple un mode dit de dégivrage. Le premier échangeur de chaleur est configuré pour fonctionner en évaporateur dans au moins un des modes de fonctionnement. Le premier échangeur de chaleur est configuré pour fonctionner en condenseur dans au moins un des modes de fonctionnement. Selon un aspect de l’invention, le groupe moto-ventilateur est configuré pour tourner selon un premier sens de rotation lorsque le groupe moto-ventilateur est dans le premier mode de fonctionnement, et le groupe moto-ventilateur est configuré pour tourner selon un sens de rotation opposé au premier sens de rotation lorsque le groupe moto-ventilateur est dans le deuxième mode de fonctionnement. Selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, le groupe moto-ventilateur est à flux axial. La première branche de dérivation est une branche de dérivation configurée pour que le fluide réfrigérant passe du premier point de raccordement au deuxième point de raccordement sans traverser d’échangeur de chaleur. Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de liquide caloporteur comprend un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air intérieur. Avantageusement, le quatrième échangeur de chaleur est disposé en aval du troisième échangeur de chaleur selon un sens d’écoulement du flux d’air intérieur. Selon un mode de réalisation du système de conditionnement thermique, le circuit de liquide caloporteur comprend un dispositif de chauffage électrique configuré pour chauffer le liquide caloporteur. Par exemple, le dispositif de chauffage électrique comprend une résistance chauffante configurée pour chauffer le liquide caloporteur. La résistance chauffante peut être en contact avec le liquide caloporteur. Le dispositif de chauffage électrique peut fonctionner sous une tension comprise entre 300 V et 400 V. Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé sur la boucle principale en aval de l’échangeur bifluide et en amont du premier point de raccordement. Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du premier point de raccordement et en amont du deuxième dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la première branche de dérivation en aval du troisième échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement, la deuxième branche de dérivation comportant successivement un troisième dispositif de détente et un cinquième échangeur de chaleur. Le cinquième échangeur de chaleur est configuré pour échanger de la chaleur avec un élément d’une chaine de traction d’un véhicule automobile. L’élément de la chaine de traction électrique peut comprendre une batterie de stockage d’énergie électrique. En variante ou de manière complémentaire, l’élément de la chaine de traction électrique peut également comprendre un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule. Selon une variante non représentée, le cinquième échangeur de chaleur est en contact avec l’élément de la chaine de traction électrique. Une paroi du cinquième échangeur de chaleur est en contact avec une paroi de l’élément de la chaine de traction électrique. L’invention se rapporte également à un véhicule automobile comportant un système de conditionnement thermique tel que décrit précédemment. L’invention concerne aussi un procédé de dégivrage d’un premier échangeur de chaleur d’un système de conditionnement thermique selon l’une des revendications précédentes, le procédé comprenant les étapes : - a) détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur , - b) si la température du liquide caloporteur dans le deuxième échangeur de chaleur est supérieure à un premier seuil prédéterminé, activer le groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement de façon à ce que le deuxième flux d’air fasse fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur, un débit du deuxième flux d’air étant compris entre un deuxième seuil prédéterminé et un troisième seuil prédéterminé. Selon un exemple de mise en œuvre du procédé de dégivrage, à l’étape b) le groupe moto-ventilateur est activé pendant une durée prédéterminée. Par exemple, la durée prédéterminée est une valeur constante comprise entre 3 minutes et 10 minutes. Selon une variante du procédé de dégivrage, la durée prédéterminée dépend d’une température du liquide caloporteur. En variante ou de manière complémentaire, la durée prédéterminée dépend d’une température d’un flux d’air extérieur au véhicule. En variante encore ou de manière complémentaire, la durée prédéterminée dépend d’un taux d’humidité du flux d’air extérieur au véhicule. Selon un mode de réalisation, l’étape d’activation du groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement de façon à ce que le deuxième flux d’air fasse fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur est réalisée lorsque le véhicule est à l’arrêt. Ainsi, aucun flux d’air extérieur provenant d’une vitesse d’avancement du véhicule ne vient perturber l’action du deuxième flux d’air. Le dégivrage est réalisé plus rapidement. Selon un mode de réalisation, le procédé de dégivrage comprend entre l’étape a) et l’étape b) une étape : - a1) Fournir de la chaleur au liquide caloporteur du circuit de liquide caloporteur de façon à chauffer le liquide caloporteur. De préférence, l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur est démarrée entre l’étape a) de détection d’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur et l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement. L’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur peut être poursuivie après le début l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement. En variante, l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur est réalisée avant l’étape a) de détection d’une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur. Autrement dit, le chauffage du liquide caloporteur est anticipé, de façon à ce que le liquide caloporteur soit déjà à une température suffisante au moment où l’accumulation de glace est détectée. Selon un aspect du procédé de dégivrage, le condenseur du système de conditionnement thermique est un échangeur bifluide, l’échangeur bifluide étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant et sur le circuit de liquide caloporteur de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, et l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur comprend une sous-étape : - faire circuler du fluide réfrigérant à haute pression dans l’échangeur bifluide de façon à fournir de la chaleur au liquide caloporteur du circuit de liquide caloporteur. Selon un autre mode de fonctionnement possible, l’évaporation du fluide réfrigérant est réalisée dans le cinquième échangeur de chaleur. Selon une mise en œuvre du procédé de dégivrage, l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur comprend une sous-étape : - Activer le dispositif de chauffage électrique de façon à fournir de la chaleur au liquide caloporteur du circuit de liquide caloporteur. L’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur comprend une sous-étape : - Faire circuler du liquide caloporteur dans le circuit de liquide caloporteur. De préférence, pendant l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur le groupe moto-ventilateur est arrêté. Selon un exemple de mise en œuvre, le procédé de dégivrage comprend les étapes : - c1) Après l’expiration de l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement, activer le groupe moto-ventilateur selon le premier mode de fonctionnement de façon à assécher le premier échangeur de chaleur. Par exemple, un débit du premier flux d’air est supérieur au troisième seuil prédéterminé. Le débit d’air est ainsi dirigé du premier échangeur de chaleur vers le deuxième échangeur de chaleur. L’eau accumulée sur le premier échangeur de chaleur est soufflée par le flux d’air et dirigée vers une source de chaleur. Le risque de faire givrer à nouveau l’eau est éliminé. L’élimination du film d’eau liquide permet de retarder la formation ultérieure de glace lorsque le système de conditionnement thermique fonctionne en mode pompe à chaleur par ambiance proche de 0°C ou inférieure à 0°C. En variante, le procédé de dégivrage comprend les étapes : - c2) Après l’expiration de l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement, activer le groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement avec un débit supérieur au troisième seuil prédéterminé de façon à assécher le premier échangeur de chaleur. L’étape c1), c2) de séchage du premier échangeur de chaleur peut être activée immédiatement après l’expiration de l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement. L’étape c1), c2) de séchage du premier échangeur de chaleur peut être activée à la fin d’un délai de temporisation initialisé à l’expiration de l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur selon le deuxième mode de fonctionnement. Le délai de temporisation peut être compris entre 5 secondes et 15 secondes. Le système de conditionnement thermique comprend une unité de contrôle configurée pour mettre en œuvre le procédé décrit précédemment. 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 : est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de fonctionnement d’un premier mode de réalisation de l’invention, est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de fonctionnement du premier mode de réalisation de l’invention, est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un premier mode de fonctionnement d’un deuxième mode de réalisation de l’invention, est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un deuxième mode de fonctionnement du deuxième mode de réalisation de l’invention, est une vue schématique d’un système de conditionnement thermique selon un troisième mode de réalisation de l’invention, est un schéma bloc d’un procédé de dégivrage d’un système de conditionnement thermique, est une vue schématique d’un véhicule équipé d’un système de conditionnement thermique selon l’invention, est une vue schématique illustrant un mode de fonctionnement du système de conditionnement thermique de la , est une vue schématique illustrant un mode de fonctionnement du système de conditionnement thermique de la . Système de conditionnement thermique (100) adapté pour être monté dans un véhicule automobile (50), le véhicule (50) présentant un axe longitudinal (X) dirigé d’un avant du véhicule vers un arrière du véhicule, le système de conditionnement thermique comportant : - Un circuit de fluide réfrigérant (1) configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant (1) comportant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant: un dispositif de compression (2), un condenseur (3), un premier dispositif de détente (4), un premier échangeur de chaleur (5) configuré pour fonctionner au moins en évaporateur, et susceptible d’accumuler du givre, le premier échangeur de chaleur (5) étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air (F1, F2), - Un circuit de liquide caloporteur (6) configuré pour faire circuler un liquide caloporteur, et comportant un deuxième échangeur de chaleur (7) configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air (F1, F2) et étant disposé en arrière du premier échangeur de chaleur (5) selon l’ axe longitudinal (X), - un groupe moto-ventilateur (8) configuré pour : dans un premier mode de fonctionnement, générer un premier flux d’air (F1) selon un premier sens d’écoulement allant du premier échangeur de chaleur (5) vers le deuxième échangeur de chaleur (7), et dans un deuxième mode de fonctionnement, générer un deuxième flux d’air (F2) selon un deuxième sens d’écoulement allant du deuxième échangeur de chaleur (7) vers le premier échangeur de chaleur (5), de façon à faire fondre le givre accumulé sur le premier échangeur de chaleur (5). Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1, dans lequel le condenseur (3) est un échangeur bifluide (3), l’échangeur bifluide (3) étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (1) et sur le circuit de liquide caloporteur (6) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. Système de conditionnement thermique (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le groupe moto-ventilateur (8) est configuré pour tourner selon un premier sens de rotation lorsque le groupe moto-ventilateur (8) est dans le premier mode de fonctionnement, et dans lequel le groupe moto-ventilateur (8) est configuré pour tourner selon un sens de rotation opposé au premier sens de rotation lorsque le groupe moto-ventilateur (8) est dans le deuxième mode de fonctionnement. Système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit de liquide caloporteur (6) comprend un dispositif de chauffage électrique (20) configuré pour chauffer le liquide caloporteur. Procédé de dégivrage d’un premier échangeur de chaleur d’un système de conditionnement thermique (100) selon l’une des revendications précédentes, le procédé comprenant les étapes : - a) détecter une présence de glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (5), - b) si la température du liquide caloporteur dans le deuxième échangeur de chaleur (7) est supérieure à un premier seuil prédéterminé (Th1), activer le groupe moto-ventilateur (8) selon le deuxième mode de fonctionnement de façon à ce que le deuxième flux d’air (F2) fasse fondre la glace accumulée sur le premier échangeur de chaleur (5), un débit du deuxième flux d’air (F2) étant compris entre un deuxième seuil prédéterminé (Th2) et un troisième seuil prédéterminé (Th3). Procédé de dégivrage selon la revendication 5, dans lequel à l’étape b) le groupe moto-ventilateur (8) est activé pendant une durée prédéterminée (D1). Procédé de dégivrage selon la revendication 5 ou 6, comprenant entre l’étape a) et l’étape b) une étape : - a1) Fournir de la chaleur au liquide caloporteur du circuit de liquide caloporteur (6) de façon à chauffer le liquide caloporteur. Procédé de dégivrage selon la revendication précédente, dans lequel le condenseur (3) du système de conditionnement thermique (100) est un échangeur bifluide (3), l’échangeur bifluide (3) étant agencé conjointement sur le circuit de fluide réfrigérant (1) et sur le circuit de liquide caloporteur (6) de façon à permettre un échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur, dans lequel l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur comprend une sous-étape : - faire circuler du fluide réfrigérant à haute pression dans l’échangeur bifluide (3) de façon à fournir de la chaleur au liquide caloporteur du circuit de liquide caloporteur (6). Procédé de dégivrage selon la revendication 7 ou 8 en combinaison avec la revendication 4, dans lequel l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur comprend une sous-étape : - Activer le dispositif de chauffage électrique (20) de façon à fournir de la chaleur au liquide caloporteur du circuit de liquide caloporteur (6). Procédé de dégivrage selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel pendant l’étape a1) de chauffage du liquide caloporteur le groupe moto-ventilateur (8) est arrêté. Procédé de dégivrage selon l’une des revendications 5 à 10, comprenant les étapes : - c1) Après l’expiration de l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur (8) selon le deuxième mode de fonctionnement, activer le groupe moto-ventilateur (8) selon le premier mode de fonctionnement de façon à assécher le premier échangeur de chaleur (5). Procédé de dégivrage selon l’une des revendications 5 à 10, comprenant les étapes : - c2) Après l’expiration de l’étape b) d’activation du groupe moto-ventilateur (8) selon le deuxième mode de fonctionnement, activer le groupe moto-ventilateur (8) selon le deuxième mode de fonctionnement avec un débit supérieur au troisième seuil prédéterminé (Th3) de façon à assécher le premier échangeur de chaleur (5).