Brevet FR3159348A1 — publié le 20250822

Un aspect de l’invention concerne un système thermique 2 de véhicule 1 électrique ou hybride comportant : Un compresseur 9 de fluide frigorigène apte à comprimer un fluide frigorigène d’une première boucle 10 ; Un échangeur de calories 11 entre le compresseur 9 et un fluide d’une deuxième boucle 12 apte à transporter des calories produites par le compresseur 9 vers une batterie 3, un radiateur 4 et un réchauffeur d’habitacle 5 ; Un premier échangeur de frigories 13 entre le fluide frigorigène et un fluide d’une troisième boucle 14 apte à transporter lesdites frigories vers la batterie 3, le radiateur 4 et une machine électrique tournante 8 ; Un deuxième échangeur de frigories 15 entre ledit fluide frigorigène et un fluide d’une quatrième boucle 16 apte à transporter lesdites frigories vers un refroidisseur d’habitacle 6. Figure 1 SYSTÈME THERMIQUE DE VÉHICULE ÉLECTRIQUE OU HYBRIDE L’invention se rapporte à un système thermique de véhicule électrique ou hybride utilisant un fluide frigorigène hautement inflammable, tel que par exemple du propane ou du difluoroéthane. Le domaine technique de l’invention est ainsi celui de la régulation de température de l’habitacle du véhicule et d’autres composants du véhicule. La climatisation est un élément de confort de plus en plus souvent installé dans les véhicules automobiles. De manière connue, un dispositif de climatisation pour véhicule automobile comporte une boucle frigorifique réversible dans laquelle circule un fluide réfrigérant. Ce type de climatisation comporte usuellement quatre éléments principaux : un compresseur, un condenseur, un détendeur, et un évaporateur. Ces quatre éléments sont disposés au sein d’un circuit fermé dans lequel circule un fluide frigorigène (ou fluide réfrigérant), par exemple un fluide frigorigène à base d'hydrofluoroléfines. Le rôle du compresseur est d’assurer la circulation du fluide frigorigène dans le circuit en aspirant ce fluide à l’état gazeux, en comprimant ce fluide et en l’envoyant vers le condenseur sous forme de gaz à haute pression et haute température. Le condenseur est un échangeur thermique dans lequel le fluide caloporteur passe de l’état gazeux à l’état liquide, étape durant laquelle le fluide cède une partie de son énergie thermique, avant de passer dans le détendeur. Le rôle du détendeur est de faire chuter la pression, et donc la température du fluide caloporteur. Enfin, le rôle de l’évaporateur est de faire passer le fluide caloporteur de l’état liquide à l’état gazeux. Durant ce changement de phase, le fluide caloporteur absorbe la chaleur de l’air qui traverse l’évaporateur. L’air ainsi refroidi est envoyé vers l’habitacle au moyen d’un système de ventilation. En sortie d’évaporateur, le fluide caloporteur à l’état gazeux est aspiré par le compresseur et entame ainsi un nouveau cycle. Pour la préservation de l’environnement, l’utilisation de fluide frigorigène à base d'hydrofluoroléfines comportant des composés perfluoroalkylés et polyfluoroalkylés, plus connus sous le nom de PFAS, est aujourd’hui déconseillé. Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un système thermique pour véhicule offrant la possibilité d’utiliser d’autres types de fluide frigorigène participant à la préservation de l’environnement. Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un système thermique de véhicule électrique ou hybride, le système thermique comportant : Un compresseur de fluide frigorigène apte à comprimer le fluide frigorigène d’une première boucle de fluide frigorigène ; Un échangeur de calories entre le compresseur et un fluide d’une deuxième boucle apte à transporter des calories produites par le compresseur vers une batterie, un radiateur et un réchauffeur d’habitacle que comporte le véhicule ; Un premier échangeur de frigories entre le fluide frigorigène et un fluide d’une troisième boucle apte à transporter lesdites frigories vers la batterie, le radiateur et une machine électrique tournante que comporte le véhicule ; Un deuxième échangeur de frigories entre le fluide frigorigène et un fluide d’une quatrième boucle apte à transporter lesdites frigories vers un refroidisseur d’habitacle que comporte le véhicule. L’architecture du système thermique selon l’invention est compatible avec des fluides participant à la préservation de l’environnement, comme du propane ou du difluoroéthane. Ces derniers étant hautement inflammable, afin d’assurer la sécurité des passagers du véhicule, cette architecture offre la possibilité de positionner le compresseur et la première boucle de fluide frigorigène en dehors de l’habitacle. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le système thermique selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le système thermique comporte un réchauffeur électrique apte à fournir des calories à un fluide d’une cinquième boucle apte à transporter lesdites calories vers : Le premier échangeur de frigories ; La batterie ; et Le réchauffeur d’habitacle. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le réchauffeur électrique est une résistance chauffante. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le fluide frigorigène est du propane. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le fluide frigorigène est du difluoroéthane. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le poids du fluide frigorigène que comporte la première boucle de fluide frigorigène est inférieure à 200 grammes. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le poids du fluide frigorigène que comporte la première boucle de fluide frigorigène est inférieur ou égal à 150 grammes. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le fluide des deuxième, troisième quatrième et cinquième boucles est un fluide composé majoritairement d’eau. Un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule électrique ou hybride muni d’un système thermique selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le système thermique est disposé en dehors d’un habitacle du véhicule, par exemple dans le compartiment moteur. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen de la figure qui l’accompagne. [ FIG. 1 illustre, de façon schématique, un véhicule électrique équipé d’un système thermique selon un aspect non limitatif de l’invention. La FIG. 1 illustre plus particulièrement un véhicule 1 électrique comportant système thermique 2 selon une mise en œuvre non limitative de l’invention. Le véhicule 1 comporte notamment : Une batterie 3, par exemple de traction ; Un radiateur 4 ; Un réchauffeur d’habitacle 5, plus connu sous la terminologie anglosaxonne de « heater core » ; Un refroidisseur d’habitacle 6, plus connu sous la terminologie anglosaxonne de « cooler core » ; Un habitacle 7 ; et Une machine électrique tournante 8. Le système thermique 2 comporte un compresseur de fluide frigorigène 9 apte à comprimer le fluide frigorigène d’une première boucle 10 de fluide frigorigène. Selon une mise en œuvre non limitative, le fluide frigorigène 10 peut être formé par du propane ou du difluoroéthane. Comme le propane ou le difluoroéthane sont des fluides hautement inflammable, afin de protéger les passagers du véhicule 1, le système thermique 2, et plus particulièrement le compresseur 9 et la première boucle 10 de fluide frigorigène sont disposés en dehors de l’habitacle 7. Selon une mise en œuvre non limitative, le système thermique 2, et plus particulièrement le compresseur 9 et la première boucle 10 de fluide frigorigène, sont disposés dans le compartiment moteur du véhicule 1. Comme le propane ou le difluoroéthane sont des fluides hautement inflammable, afin de protéger les passagers du véhicule, le poids du fluide frigorigène que comporte la première boucle 10 de fluide frigorigène est limité par exemple à 200 grammes. Le système thermique 2 comporte en outre un échangeur de calories 11, plus connu sous la terminologie anglosaxonne de « water condenseur ». Cet échangeur de calories 11 est agencé pour échanger les calories produites par le compresseur 9 vers un fluide d’une deuxième boucle 12 apte à transporter les calories produites par le 9 compresseur vers la batterie 3, le radiateur 4 et le réchauffeur d’habitacle 5 que comporte le véhicule 1. Il convient de noter que cette deuxième boucle 12 peut comporter des dérivations de sorte à faire circuler le fluide dans la batterie 3, dans le radiateur 4, et/ou dans le réchauffeur d’habitacle 5. Pour des raisons de clarté, ces dérivations n’ont pas été représentées. Selon une mise en œuvre non limitative, le fluide que comporte la deuxième boucle 12 est composé majoritairement d’eau. Il peut par exemple être formé par de l’eau glycolée. Ainsi, lorsqu’une demande de chauffage est réalisée par la batterie 3 et/ou l’habitacle 7, les calories produites par le compresseur 9 sont transférées au fluide de la deuxième boucle 12 via l’échangeur de calories 11. Le fluide chauffé de la deuxième boucle 12 est ensuite distribué : À la batterie 3 ; Au réchauffeur d’habitacle 5 ; ou À la batterie et au réchauffeur d’habitacle 5. Le système thermique 2 comporte également un premier échangeur de frigories 13, plus connu sous la terminologie anglosaxonne de « battery chiller », entre le fluide frigorigène contenu dans la première boucle 10 de fluide frigorigène et un fluide d’une troisième boucle 14 apte à transporter les frigories vers la batterie 3, le radiateur 4 et la machine électrique tournante 8. Selon une mise en œuvre non limitative, le fluide que comporte la troisième boucle 14 est composé majoritairement d’eau. Il peut par exemple être formé par de l’eau glycolée. Il convient de noter que cette troisième boucle 14 peut comporter des dérivations de sorte à faire circuler le fluide dans la batterie 3, le radiateur 4 et/ou la machine électrique tournante 8. Pour des raisons de clarté, ces dérivations n’ont pas été représentées. Ainsi, les frigories produites par le compresseur 9 peuvent être transférées au fluide de la troisième boucle 14 via le premier échangeur de frigories 13. Le fluide ainsi refroidi peut ensuite être distribué : A la batterie 3 pour récupérer les calories produites par la batterie 3 ; Au radiateur 4 pour récupérer les calories de l’air ambiant ; et/ou À la machine électrique tournante 8 pour récupérer les calories produites par la machine électrique tournante 8. Le système thermique 2 comporte également un deuxième échangeur de frigories 15, plus connu sous la terminologie anglosaxonne de « cabin chiller », entre le fluide frigorigène contenu dans la première boucle 10 de fluide frigorigène et un fluide d’une quatrième boucle 16 apte à transporter les frigories vers le refroidisseur d’habitacle 6. Selon une mise en œuvre non limitative, le fluide que comporte la quatrième boucle 16 est composé majoritairement d’eau. Il peut par exemple être formé par de l’eau glycolée. Selon une mise en œuvre non limitative, le système thermique 2 comporte également un réchauffeur électrique 17 apte à fournir des calories à un fluide d’une cinquième boucle 18 apte à transporter lesdites calories vers :La batterie 3 ; Le réchauffeur d’habitacle 5 ; et/ou Le premier échangeur de frigories 13. Selon une mise en œuvre non limitative, le fluide que comporte la cinquième boucle 18 est composé majoritairement d’eau. Il peut par exemple être formé par de l’eau glycolée. Il convient de noter que cette cinquième boucle 18 peut comporter des dérivations de sorte à faire circuler le fluide dans la batterie 3, le réchauffeur d’habitacle 5 et/ou le premier échangeur de frigories 13. Pour des raisons de clarté, ces dérivations n’ont pas été représentées. Ainsi, si les calories produites par le compresseur 9 sont insuffisantes ou si le compresseur 9 ne peut fonctionner, le réchauffeur électrique 17, par exemple formé par une résistance chauffante, peut compléter l’apport de calories directement : À la batterie 3 ; Au réchauffeur d’habitacle 5 ; et/ou Au premier échangeur de frigories 13. Selon ce mode de réalisation, lorsqu’une demande de refroidissement de la batterie 3 et/ou de l’habitacle 7 est réalisé, les frigories produites par le compresseur 9 sont transférées à la troisième boucle 14 via le premier échangeur de frigories 13 et/ou à la quatrième boucle 16 via le deuxième échangeur de frigories 15. Le fluide refroidi peut ainsi être distribué : À la batterie 3 ; et/ou Au refroidisseur d’habitacle 6. Les calories produites par le compresseur 9 sont, quant à elles, évacuées via le fluide de la deuxième boucle 12. Le fluide chauffé de la deuxième boucle 12 est distribué au radiateur 4 pour évacuer la chaleur à l’air ambiant. Lorsqu’une demande de déshumidification de l’habitacle 7 nécessitant à la fois un chauffage et un refroidissement de l’habitacle 7 est pilotée, Les frigories produites par le compresseur 9 sont transférées à la quatrième boucle 16 via le deuxième échangeur de chaleur 15, le fluide refroidi étant alors distribué au refroidisseur d’habitacle 6 ; Les calories produites par le compresseur 9 sont évacuées via le fluide de la deuxième boucle 12, le fluide chauffé de la deuxième boucle 12 étant alors distribué au réchauffeur d’habitacle 5 ; Si les calories produites par le compresseur 9 sont insuffisantes, le réchauffeur électrique 17 peut compléter l’apport de calories via la cinquième boucle 18 au réchauffeur d’habitacle 5. Il convient de noter que les deuxième, troisième, quatrième et cinquième boucles 12, 14, 16 et 18 peuvent présenter des parties communes via des dérivations non illustrées. Les différents aspects de l’invention susmentionnés présentent de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, on peut citer : Utiliser un unique radiateur 4 pour évacuer : Les calories produites par le compresseur 9 et/ou par la machine électrique tournante 8 ; Les calories produites par la batterie 3 ; Les frigories produites par le compresseur 9 ; Utiliser un réchauffeur électrique 17 comme source de chaleur pour permettre au compresseur 9 de fonctionner dans des conditions extrêmes, par exemple à des températures inférieures à -20°C ; Une connexion thermique du réchauffeur électrique 7 avec la batterie 3 et le réchauffeur d’habitacle 5 offrant une performance accrue dans des situations de vie ou la production de calories par le compresseur 9 est insuffisante. Système thermique (2) de véhicule (1) électrique ou hybride, ledit système thermique (2) comportant : Un compresseur (9) de fluide frigorigène apte à comprimer un fluide frigorigène d’une première boucle (10) de fluide frigorigène ; Un échangeur de calories (11) entre ledit compresseur (9) et un fluide d’une deuxième boucle (12) apte à transporter des calories produites par ledit compresseur (9) vers une batterie (3), un radiateur (4) et un réchauffeur d’habitacle (5) que comporte ledit véhicule (1) ; Un premier échangeur de frigories (13) entre ledit fluide frigorigène et un fluide d’une troisième boucle (14) apte à transporter lesdites frigories vers ladite batterie (3), ledit radiateur (4) et une machine électrique tournante (8) que comporte ledit véhicule (1) ; Un deuxième échangeur de frigories (15) entre ledit fluide frigorigène et un fluide d’une quatrième boucle (16) apte à transporter lesdites frigories vers un refroidisseur d’habitacle (6) que comporte ledit véhicule (1). Système thermique (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte un réchauffeur électrique (17) apte à fournir des calories à un fluide d’une cinquième boucle (18) apte à transporter lesdites calories vers : La batterie (3) ; Le réchauffeur d’habitacle (5); et Le premier échangeur de frigories (13). Système thermique (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réchauffeur électrique (17) est une résistance chauffante. Système thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est du propane Système thermique (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est du difluoroéthane. Système thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poids du fluide frigorigène que comporte la première boucle (10) de fluide frigorigène est inférieure à 200 grammes. Système thermique (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le poids du fluide frigorigène que comporte la première boucle (10) de fluide frigorigène est inférieur ou égal à 150 grammes. Système thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide des deuxième, troisième, quatrième et cinquième boucles (12, 14, 16, 18) est un fluide composé majoritairement d’eau. Véhicule (1) électrique ou hybride, caractérisé en ce qu’il comporte un système thermique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système thermique (2) est disposé en dehors d’un habitacle (7) dudit véhicule (1).