EP4377106A1 - Procede de contrôle d'un systeme de climatisation et/ou chauffage - Google Patents

Procede de contrôle d'un systeme de climatisation et/ou chauffage

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EP4377106A1
EP4377106A1 EP22747718.9A EP22747718A EP4377106A1 EP 4377106 A1 EP4377106 A1 EP 4377106A1 EP 22747718 A EP22747718 A EP 22747718A EP 4377106 A1 EP4377106 A1 EP 4377106A1
Authority
EP
European Patent Office
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air flow
exchanger
dehumidification
interior air
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22747718.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jinming Liu
Mohamed Yahia
Roland AKIKI
Bertrand Nicolas
Stefan Karl
Muriel Porto
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4377106A1 publication Critical patent/EP4377106A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • TITLE METHOD FOR CONTROLLING AN AIR CONDITIONING SYSTEM
  • the invention relates to a method for controlling an air conditioning and/or heating system, in particular for a motor vehicle.
  • the invention relates more particularly to the control of dehumidification in the passenger compartment of the motor vehicle by means of the aforementioned air conditioning and/or heating system.
  • Thermal regulation circuit comprising a refrigerant fluid circulation loop used to heat or cool different areas or different components of the vehicle. It is known to use this circuit to heat treat a flow of air sent into the passenger compartment of the vehicle.
  • thermal regulation circuits not only to air-condition the passenger compartment of the vehicle, by operating in air conditioning mode, but also to heat it, by operating in heat pump mode.
  • dehumidification mode In addition to these conventional operating modes, it is also known to use the thermal regulation circuits in dehumidification mode to prevent the air introduced into the vehicle from being too loaded with humidity, which is unpleasant for the occupants and risks fogging up. windshield and windows. This mode of operation is based on prior cooling of the air intended to enter the passenger compartment, to dry it, then heating of this air so as not to send too cold air to the users of the vehicle. It is also known different dehumidification modes, used according to the desired temperature in the passenger compartment.
  • Known air conditioning and/or heating systems conventionally comprise a circulation loop for a refrigerant fluid comprising at least a first heat exchanger for cooling the air flow and a second heat exchanger for heating said air flow.
  • the cooling temperature of the air flow downstream of the first exchanger and the heating temperature downstream of the second exchanger are fixed by setpoint, according to the temperature of the air and the level of humidity desired in the passenger compartment of the vehicle.
  • control of the air conditioning system or of a part thereof is carried out by means of a computer whose role is to determine, depending on the temperature of the air desired in the passenger compartment, the most appropriate mode from among the air conditioning mode, the heat pump mode and the dehumidification mode or modes.
  • the computer may change modes as long as the supply air is not at the desired temperature. Given the thermal inertia of the system, the occupants then risk perceiving a flow of air perceived as cold when they expect a flow of warm air, or the reverse.
  • the method according to the invention aims to achieve acceptable comfort conditions for the users of the vehicle more quickly than in the known methods.
  • the method of the invention makes it possible to select the appropriate dehumidification mode or, at least, to approach the appropriate dehumidification mode more easily.
  • the invention proposes in this respect a method for controlling an air conditioning and/or heating system of an interior air flow intended to be sent to a passenger compartment of a vehicle, said system comprising a circulation loop of a refrigerant fluid, said loop comprising:
  • said method comprising at least one step of selecting a mode of dehumidification of the interior air flow from among several dehumidification modes, said step of selecting being implemented on the basis of maps, previously produced, of at least three system parameters, referred to as humidity control parameters, selected from an actual temperature of the interior air flow upstream of the first heat exchanger, a set point temperature downstream of the second heat exchanger, a set point temperature downstream of the first exchanger, a flow rate of said interior air flow through the first exchanger, an ambient air temperature and/or an air humidity.
  • the temperature of the interior air flow upstream of the first heat exchanger is said to be “actual” because it is measured or estimated.
  • the choice of the dehumidification mode is faster than in the known methods.
  • the predetermined maps make it possible to more directly select the appropriate dehumidification mode or a dehumidification mode approaching it.
  • the applicant was able to associate a predefined dehumidification mode in the form of maps, associated with each set of data used, while observing that the mode thus selected makes it possible to achieve or approach the desired results, without iterations or by significantly minimizing the number of iterations, from the moment when at least three of these data is used.
  • the time to choose the required dehumidification mode is shortened in that the maps contain all the data to select this dehumidification mode.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to obtain the ambient temperature desired by the users more quickly and improves their comfort. It also requires less computing power compared to the known methods previously described.
  • the mappings of the parameters of the system are produced according to the actual temperature of the air flow upstream of the first heat exchanger, of the setpoint temperature downstream of the second heat exchanger and one or more of the other humidity control parameters, called complementary parameters and/or other parameters making it possible to calculate or deduce these control parameters;
  • the or one of said additional parameters is the setpoint temperature downstream of the first exchanger;
  • the or one of said additional parameters is the air flow at the first heat exchanger;
  • the method comprises a preliminary step of determining a dehumidification configuration, said preliminary step being carried out according to the value of the ambient temperature;
  • the method includes a mode change step in which the system switches from one of the indoor airflow dehumidification modes to another of the indoor airflow dehumidification modes, said mode change step being implemented after the step of selecting the dehumidification mode; said mode change step is performed depending on whether a threshold temperature is reached by the setpoint temperature downstream of the second exchanger; said mode change step is performed depending on whether a
  • FIG. 1 illustrates a schematic representation of a refrigerant circulation loop for implementing the control method according to the invention
  • Figure 2A schematically illustrates the refrigerant circulation loop of Figure 1 in a configuration allowing operation in a first series dehumidification mode
  • FIG. 2B Figure 2B schematically illustrates the refrigerant circulation loop of Figure 1 in a configuration allowing operation in a second series dehumidification mode
  • FIG. 3 schematically illustrates the refrigerant circulation loop of Figure 1 in a configuration allowing operation in parallel dehumidification mode
  • Figure 4 is a graph schematically illustrating the different dehumidification modes selected according to the ambient temperature
  • Figure 5 illustrates a map of the different selectable dehumidification modes in a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 6 Figures 6a, 6b, 6c partially repeat Figure 5 to illustrate the evolution of a first, a second and a third threshold setpoint temperature downstream of the second heat exchanger as a function of a temperature setpoint downstream of the first heat exchanger,
  • Figure 7 schematically illustrates the algorithm for selecting the appropriate dehumidification mode according to the embodiment based on the mapping of Figure 5.
  • a first element upstream of a second element means that the first element is placed before the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of a fluid.
  • a first element downstream of a second element means that the first element is placed after the second element with respect to the direction of circulation, or travel, of the fluid in question.
  • the invention relates to a method for controlling an air conditioning and/or heating system of an FAI interior air flow intended to be sent to the passenger compartment of a vehicle.
  • the air conditioning system comprises a loop 100 for the circulation of a refrigerant fluid FR.
  • the notion of upstream and downstream with regard to the refrigerant fluid should be considered with regard to a course of the loop by the refrigerant fluid in the same cycle, starting from a compression device of the loop and returning to said compression device, before following a new cycle.
  • An electronic control unit receives information from sensors measuring the characteristics of the various fluids.
  • the electronic control unit also receives instructions from the occupants of the vehicle, such as the desired temperature inside the passenger compartment.
  • the electronic control unit implements control laws allowing the control of various actuators, in order to ensure the control of the thermal conditioning system so as to ensure the instructions received.
  • shut-off valves make it possible to authorize or interrupt the circulation of refrigerant fluid in different portions of the circuit 100 of refrigerant fluid. It is thus possible, by combining the opening and closing of the various shut-off valves, to cause the refrigerant fluid to circulate in the branches of the circuit 100 according to multiple possibilities which allow numerous types of heat exchange within the system. thermal conditioning. Said valves are, if necessary, supplemented with non-return valves.
  • the interior FAI airflow is, for example, an airflow circulating in an air conditioning/heating unit 102 of the vehicle. It comes from an air inlet located, in particular at the foot of the vehicle's windscreen. It is sent out to the passenger compartment of the vehicle.
  • the refrigerant fluid used is, for example, a chemical fluid such as R1234yf. Other refrigerants can also be used, such as R134a, for example.
  • the loop 100 and its various elements are illustrated according to an example embodiment in FIG. In this figure, the loop 100 is illustrated without indication of the circulation path of the coolant in the loop and of the state, for example open/closed, of some of its elements.
  • the refrigerant circulation loop 100 here comprises:
  • the compression device formed of a compressor 110, - a first heat exchanger 120 between the refrigerant FR and the interior FAI air flow to cool said interior air flow,
  • third heat exchanger 160 between the refrigerant fluid FR and an outside air flow FAE, said third exchanger 160 being capable of acting selectively as an evaporator and/or a condenser for the refrigerant fluid,
  • an accumulation device 115 located between a third branch point EB3 and the compressor 110 to accumulate the circulating mass of refrigerant fluid FR.
  • a heater 180 in particular an electric heater, located downstream of the second exchanger 140 in the direction of circulation of the interior air flow FAI can complement the latter to heat the interior air flow FAI.
  • the cooling capacity of the interior air flow FAI always comes at least in part from the first exchanger 120 while the heating capacity of said interior air flow FAI always comes at least in part from the second exchanger 140.
  • the refrigerant fluid FR is not directly used to carry out heat exchanges with, in this case, the second exchanger 140.
  • the heat exchanges can be implemented by means of an intermediate fluid called heat transfer fluid FC.
  • the second exchanger 140 can therefore be a heat exchanger between the refrigerant FR and glycol water, the glycol water then serving as a heat transfer fluid.
  • the exterior FAE airflow is, for example, an airflow passing through a front face of the vehicle, in particular at the level of a grille of the vehicle.
  • the loop illustrated in Figure 1 can be used, inter alia, according to five configurations which are described below with reference to Figures 1 to 3.
  • the loop 100 comprises successively, starting from the compressor 110, a branch in series of condensation BSC identified by a close dotted line, an intermediate branch in series BSI identified by a line of dotted lines less close together than the branch in series of condensation BSC and an evaporation series branch BSE identified by a dotted line less close together than the intermediate series branch BSI.
  • the branch in series of condensation BSC comprises, from upstream to downstream, the second exchanger 140 and the first member of expansion 130.
  • the third exchanger 160 is at the interface between the branch in series of condensation BSC and the branch in series BSI intermediary.
  • the second expansion device 135 is located at the interface between the intermediate series branch and the BSE evaporation series branch.
  • the BSE evaporation series branch comprises, from upstream to downstream, the first exchanger 120 and the accumulation device 115.
  • the compressor 110 is located at the interface between the BSE evaporation series branch and the branch in series of condensation BSC.
  • the third exchanger 160 is able to behave selectively as an evaporator and/or a condenser for the refrigerant fluid FR.
  • the first expansion member 130 has a degree of opening ExV1 suitable for the third exchanger 160 to behave like a condenser, in this case when the first expansion member 130 is completely open or partially open, so that the refrigerant FR undergoes little or no expansion and the third exchanger 160 reaches its maximum condensation capacity.
  • the refrigerant FR changes from a low pressure gaseous state to a high pressure gaseous state. Then, it crosses the second exchanger 140, where it partially condenses. Part of said refrigerant fluid remains in gaseous form while the other part of the refrigerant fluid is found in liquid form. It is by the heat given off by the partial condensation of the refrigerant that the interior air flow FAI is heated by crossing the second exchanger 140.
  • the refrigerant fluid After passing through the first expansion device 130, provided open and non-active or partially active, the refrigerant fluid reaches the third exchanger 160 in which its condensation continues. Part of the refrigerant fluid FR thus liquefies in the third exchanger 160 and leaves said third exchanger 160 in essentially liquid form.
  • the heat released by the refrigerant fluid FR at the level of the third exchanger 160 is dispersed by the flow of air FAE outside the vehicle thanks to said third exchanger 160, preferably assisted by a fan 165 generating an air flow Q b of the flow outside air FAE.
  • the refrigerant undergoes an expansion while passing through the second expansion member 135 which is active.
  • the refrigerant thus undergoes expansion before passing through the first exchanger 120.
  • a greater quantity of refrigerant FR is in liquid form at the inlet of the first exchanger 120 than at the absence of condensation at the level of the third exchanger 160. Consequently, more energy is required for the refrigerant fluid FR to be vaporized in the first exchanger 120 and it therefore also absorbs more heat while crossing said first exchanger 120. Thanks to the vaporization of said refrigerant fluid, the interior air flow FAI is cooled and dried.
  • the interior air flow FAI is therefore successively cooled and dried at the level of the first exchanger 120 then reheated at the level of the second exchanger 140.
  • This configuration corresponds to a second serial dehumidification mode, called DEHUM2 in the context of the present invention.
  • the circulation loop 100 can advantageously comprise an element 170, such as a mixing flap, able to pass from a closed state, in which said deflection element 170 lets the interior air flow FAI pass to through the second exchanger 140, in an open state, in which said deflection element 170 deflects at least part of the internal air flow FAI of the second exchanger 140.
  • Said mixing flap 170 is located, for example, in said air conditioning unit 102.
  • loop 100 When loop 100 is in the series dehumidification configuration and diverter 170 is open, as shown in Figure 2B, the interior airflow FAI maintains a cooler temperature. Indeed, after being cooled by the first exchanger 120, the interior air flow FAI does not cross the second exchanger 140 and goes directly into the passenger compartment of the vehicle. It therefore does not capture the heat released by the condensation of the refrigerant fluid at this exchanger.
  • This configuration of the loop 100 corresponds to a first series dehumidification mode, called DEFIUM1 in the context of the present invention. The operation is similar to an air conditioning mode, that is to say that in this particular configuration, the expansion device 130 is open. In the DEHUM1 mode as in the DEHUM 2 mode, the refrigerant fluid FR leaves the first exchanger 120 in the form of gas at low pressure. It then passes through the accumulator 115 before returning to the compressor 110 for a new cycle.
  • the loop 100 successively comprises, starting from the compressor 110, a BPC condensation branch identified by a close dotted line, then from the first branching point EB1, the BPC condensation branch is split into two portions.
  • a first portion BPC1 leads to the first expansion device 130 while a second portion BPC2 leads to the second expansion device 135.
  • the second exchanger 140 is located upstream of the first branch point EB1 on the condensation branch.
  • the loop 100 comprises a first parallel evaporation branch, called the first parallel branch BPE1, identified by a dotted line less close together than the condensation branch BPC and, in parallel, a second parallel evaporation branch, called the second parallel branch BPE2, also identified by a dashed line less closely spaced than the PCB condensation branch.
  • the first expansion member 130 is therefore at the interface between the first portion BPC1 of the condensation branch and the first parallel branch BPE1 while the second expansion member 135 is at the interface between the second BPC2 portion of the condensing branch and the second parallel branch BPE2.
  • the first parallel branch BPE1 includes the third exchanger 160.
  • the second parallel branch BPE2 includes the first exchanger 120.
  • the refrigerant fluid FR leaves the compressor 110 in the form of high pressure gas, then is found in essentially liquid form at the outlet of the second exchanger 140 by a condensation phenomenon within said second exchanger 140.
  • the refrigerant FR is then separated from branch EB1. Part of the refrigerant fluid borrows the first parallel branch BPE1 while the other part of the refrigerant fluid borrows the second parallel branch BPE2. Unlike the DEFIUM1, DEFIUM2 series dehumidification modes, the first expansion device 130 is active in this configuration, so that the refrigerant fluid undergoes evaporation during its passage through the third exchanger 160.
  • the refrigerant fluid FR thus passes from an essentially liquid form in the first portion of the BPC1 condensation branch to a low-pressure gaseous form in the first parallel branch BPE1.
  • the refrigerant fluid FR therefore stores heat at the level of the third exchanger 160.
  • the refrigerant FR By taking the second parallel branch of evaporation BPE2, the refrigerant FR first passes through the second expansion device 135 where it undergoes expansion. It then undergoes evaporation while passing through the first exchanger 120 and is then in the form of a low-pressure gas at the outlet of said first exchanger 120. During this change of state, the refrigerant fluid FR therefore stores heat, inducing parallel cooling and drying of the interior air flow FAI at the level of the first exchanger 120.
  • This configuration corresponds to a first parallel dehumidification mode, called DEHUM3 in the context of the present invention.
  • This configuration makes it possible to capture the energy located at the level of the third exchanger 160 so that it complements the energy captured at the level of the first exchanger 120.
  • the sum of the energies thus captured, increased by the energy of the compressor 110 makes it possible to heat the internal air flow FAI at the level of the second exchanger 140.
  • the internal air flow will be cooled as much as in the DEHUM1 and DEHUM2 dehumidification modes described above. However, the air leaving the exchanger 140 will be heated more than in the DEHUM1 and DEHUM2 airflow dehumidification modes.
  • the refrigerant fluid FR coming from said first BPE1 and second BPE2 parallel branches converges towards a third branching point EB3 to then pass through the accumulation device 115 before returning to the compressor 110, then the same process begins again.
  • the refrigerant fluid FR circulating in the first parallel branch BPE1 is heated at the level of the third exchanger 160 by absorbing heat in the immediate environment of said third exchanger 160.
  • the capacity of the refrigerant fluid FR to capture heat heat at the level of the third exchanger 160 greatly depends on the air flow Q b of the flow of outside air downstream of the third exchanger 160, the heat released downstream of the second exchanger 140 is necessarily affected.
  • This configuration causing an even stronger heating of the interior air flow FAI makes it possible to operate according to a second parallel dehumidification mode, called DEHUM4 in the context of the present invention. It is also possible to further heat the interior air flow FAI by increasing or decreasing the degree of opening ExV1 of the first expansion member 130 relative to the degree of opening ExV2 of the second expansion member 135. This is a control parameter, particularly taken into account in the DEHUM4 dehumidification mode.
  • the third exchanger 160 may not be used. This occurs in particular when the interior air flow FAI has a relative humidity corresponding to the humidity desired in the passenger compartment of the vehicle.
  • the system switches to a steady state of operation, the heating capacity of the internal air flow FAI corresponding to the heating capacity of the internal air flow by the second exchanger 140 while that the cooling capacity of the internal air flow FAI corresponding to the cooling capacity of the internal air flow by the first exchanger 120.
  • This configuration is associated with a stationary dehumidification mode called DEFIUMSS.
  • the heating temperature of the interior air flow by the second exchanger 140 can be independently modified by adjusting the setpoint temperature T mnercd-sP downstream of the second heat exchanger 140.
  • a cooling temperature of the interior air flow FAI can for its part be independently modified by varying T evap _s P of setpoint downstream of the first exchanger 120.
  • an accumulation device 115 can also be provided to accumulate the circulating mass of refrigerant fluid FR in a low pressure zone of the circuit.
  • the first exchanger 120 could be equipped with a bottle located in a high pressure zone of the circuit.
  • the loop 100 can therefore here operate according to at least five possible dehumidification configurations:
  • this dehumidification mode is called DEFIUM1.
  • this dehumidification mode is called DEFIUM2.
  • DEFIUM2 A third configuration in parallel dehumidification mode in which the third exchanger 160 is crossed by a flow rate of limited refrigerant FR and an external air flow corresponding to an air flow rate Q bi below a certain limit.
  • this dehumidification mode is called DEHUM3.
  • this dehumidification mode is called DEFIUM4.
  • this dehumidification mode is called DEFIUMSS.
  • the dehumidification modes selected as a function of the ambient temperature T amb in the passenger compartment of the vehicle are illustrated in FIG. 4.
  • the temperatures T1, T2, T3 and T4 are such that T1 £ T2 £ T3 £ T4.
  • T1 corresponding for example to an ambient temperature of -2° C.
  • T4 corresponding for example to a temperature of 25° C. in the passenger compartment of the vehicle
  • T4 corresponding for example to a temperature of 25° C. in the passenger compartment of the vehicle, only the DEHUM1 mode is used, this to cool the passenger compartment.
  • T amb is between T1 and T2, and T3 and T4 respectively, a hysteresis phenomenon can be observed.
  • the ambient temperature T amb is within an interval making all the dehumidification modes selectable.
  • the method according to the invention may comprise a prior step 20 of determining a dehumidification configuration as a function of the ambient temperature T amb .
  • This preliminary step makes it possible to determine whether a choice will have to be made among several dehumidification modes.
  • the following step 30 of selecting a mode of dehumidification of the interior air flow is of practical use only in cases where, at the end of this preliminary step 20, it has been determined that one finds itself in a configuration where a choice of dehumidification mode is appropriate, for example in the case where the ambient temperature is between T2 and T3, or even between T 1 and T4.
  • the method comprises at least the step 30 of selecting the mode of dehumidification of the interior air flow FAI from among several dehumidification modes, said selection step 30 being implemented on the basis of maps, previously produced , at least three parameters of the system, called humidity control, chosen from a real temperature T air _ H vacjn of the internal air flow FAI upstream of the first heat exchanger heat 120, the setpoint temperature T innercd-sP downstream of the second heat exchanger 140, the setpoint temperature T evap _s P downstream of the first exchanger 120, the flow rate Q of said interior air flow through the first exchanger, an ambient air temperature T am b and/or an air humidity H a ir.
  • the aforementioned maps, of at least three of the humidity control parameters, are previously produced and stored in the electronic control unit. They make it possible to distinguish precisely the boundary conditions under which the various dehumidification modes described above can be operated, i.e. DEHUM1, DEHUM2, DEHUM3 and/or DEHUM4, and thus make it possible to account for the actual conditions under which the circulation loop 100 cooling fluid must be operated to limit the humidity and reach the desired temperature in the passenger compartment of the vehicle.
  • the reliability of the selection made during step 30 depends on the number of maps made.
  • the number of maps required for the system to be reliable depends on the humidity control parameters against which the maps are made. In this respect, several mappings may be necessary.
  • the system is able to select and, if necessary, switch to the appropriate dehumidification mode among the DEHUM1, DEHUM2, DEHUM3, DEHUM4 and/or DEHUMSS modes depending on the limit conditions of the dehumidification parameters.
  • humidity control measured and/or calculated by said system. It is therefore no longer necessary to determine in real time which parameters or ranges of parameters are required to be placed in the configuration associated with the appropriate dehumidification mode. This applies each time a deviation is observed from the desired humidity.
  • the system already has all the data required to make this change quickly without having to calculate in real time the required values of the different air control parameters. 'humidity.
  • mappings of the system parameters are carried out according to the actual temperature T air H vac m of the air flow upstream of the first heat exchanger 120, of the setpoint temperature T mnercd-sP downstream of the second heat exchanger 140 and of one or more of the other humidity control parameters, called parameters complementary.
  • the ranges and boundary conditions of the humidity control parameters associated with each dehumidification mode are defined by n-dimensional vectors such as triplets ⁇ Tinnercd_spi; Tair_Hvac_ini; additional humidity control parameter ⁇ .
  • threshold temperature Tinnercd_limit1 of the setpoint temperature Tinnercd_sp downstream of the second exchanger 140 delimiting the boundary between the operating conditions of the first and second series dehumidification modes DEHUM1 and DEHUM2.
  • threshold temperatures Tinnercd_limit2, and Tinnercd_limit3 respectively mark a boundary between the operating conditions of the second serial dehumidification mode DEHUM2 and the first mode of parallel dehumidification of the indoor air flow DEHUM3 and between the first and second parallel dehumidification modes DEHUM3 and DEHUM4.
  • threshold temperature is only relevant between two successive dehumidification modes, that is to say between two dehumidification modes for which one of the two dehumidification modes is associated with triplets close to the other of the two dehumidification modes. Indeed, there is not a single threshold temperature which must be reached by the setpoint temperature T innercd_sp downstream of the second exchanger 140 to allow passage from the DEHUM1 dehumidification mode to the DEHUM3 or DEHUM4 dehumidification mode and vice versa, but several threshold temperatures, in this case at least T innercd_limit1 , and T innercd_limit2 . The same is true for switching from DEHUM2 dehumidification mode to DEHUM4 or vice versa, etc.
  • the or one of said additional parameters can advantageously be the set point temperature Tevap_sp downstream of the first exchanger 120.
  • FIGS. 6a, 6b and 6c illustrate the evolution of the boundary conditions, in particular threshold temperatures Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2 and Tinnercd_limit3 respectively as a function of the setpoint temperature Tinnercd_sp downstream of the second exchanger 140, of the actual temperature Tair_Hvac_in of the air flow upstream of the first heat exchanger 120 and of the setpoint temperature Tevap_sp in downstream of the first interchange 120.
  • Tinnercd_spi [Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2, Tinnercd_limit3]; Tair_Hvac_ini; additional parameter(s) for controlling the humidity ⁇ by representing the evolution of the threshold temperatures reached by the setpoint temperature Tinnercd_sp downstream of the second exchanger 140 or by the setpoint temperature Tevap_sp downstream of the first exchanger marking the transition from one dehumidification mode to another, and that of the actual temperature Tair_Hvac_in of the indoor air flow FAI upstream of the first heat exchanger 120.
  • the first threshold temperature Tinnercd_limit1 marking the transition between the DEHUM1 and DEHUM2 modes essentially depends on the setpoint temperature Tevap_sp downstream of the first exchanger 120 and, to a lesser extent on the air flow Qb of the outside air flow, ie flow of air Qb of the fan 165. Indeed, as a reminder, in the DEHUM1 and DEHUM2 series dehumidification modes, the extent to which the refrigerant fluid FR will have to absorb heat at the level of the first exchanger 120 and therefore cool the flow of interior air FAI obviously depends on the setpoint temperature Tevap_sp downstream of said first exchanger 120.
  • the second threshold temperature Tinnercd_limit2 delimiting a boundary between the operating conditions of the DEHUM2 and DEHUM3 modes depends solely on the setpoint temperature Tevap_sp downstream of the first exchanger 120.
  • the air flow Qb of the fan 165 has only a limited influence since , as seen previously, in the first parallel dehumidification mode DEHUM3, it is the change of operating mode of the third exchanger 160 to evaporator which will essentially impact the heat exchanges at the level of the third exchanger 160.
  • the flow rate of air Qb of the outside air flow therefore has almost no influence on the second threshold temperature Tinnercd_limit2.
  • the third threshold temperature Tinnercd_limit3 marking the boundary between the operating conditions of the DEHUM3 and DEHUM4 modes depends both on the setpoint temperature Tevap_sp downstream of the first exchanger 120 and on the air flow Qb of the outside air flow.
  • the input data of the algorithm are the ambient temperature Tamb, the actual temperature Tair_Hvac_in of the airflow upstream of the first heat exchanger 120, the airflow Qb of the outdoor airflow, the temperature Tevap_sp of setpoint downstream of the first exchanger 120, the setpoint temperature Tinnercd_sp downstream of the second exchanger 140. It is first necessary to determine whether a selection must be made from among the aforementioned dehumidification modes. As seen above, this is done during the preliminary step 20 of determining a dehumidification configuration as a function of the ambient temperature Tamb. If a selection is not to be made, the air conditioning/heating system is placed in the appropriate mode (step 25).
  • the maps identifying the different threshold temperatures Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2 and Tinnercd_limit3 respectively of the setpoint temperature Tinnercd_sp downstream of the second exchanger 140 are used.
  • the algorithm compares the set point temperature Tinnercd_sp downstream of the second exchanger 140 successively with each of the threshold temperatures Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2 and Tinnercd_limit3, as long as it is lower than these temperatures, then selects during step 30 the dehumidification mode appropriate depending on the result of the comparison.
  • the method may comprise following the step 30 of selecting a mode of dehumidification of the interior air flow FAI, a step 40 of changing mode during which the system switches from one of the modes DEHUM1, DEHUM2, DEHUM3, DEHUM4 and DEHUMSS indoor airflow dehumidification to another of the indoor airflow dehumidification modes, during a next iteration of the algorithm.
  • a change of mode is in particular likely to occur if one of the input data changes.
  • the algorithm of FIG. 7 is executed in a loop according to a periodicity chosen to have the appropriate comfort in the passenger compartment.
  • Each of the expansion devices used is, for example, an electronic expansion valve, that is to say an expansion valve whose section of passage for the refrigerant fluid can be adjusted continuously between a closed position and a maximum open position.
  • the system control unit drives an electric motor which moves a movable shutter controlling the section of passage offered to the refrigerant fluid.
  • the compressor 110 can be an electric compressor, that is to say a compressor whose moving parts are driven by an electric motor.
  • the compressor 110 comprises a suction side of the low pressure refrigerant fluid, also called compressor inlet, and a discharge side of the high pressure refrigerant fluid, also called compressor outlet.
  • the internal moving parts of the compressor 110 change the refrigerant fluid from a low pressure on the inlet side to a high pressure on the outlet side. After expansion in one or more expansion devices, the refrigerant fluid returns to the inlet of the compressor 110 and begins a new thermodynamic cycle.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de contrôle d'un système de climatisation et/ou chauffage d'un flux d'air intérieur (FAI) destiné à être envoyé vers un habitacle d'un véhicule, ledit système comprenant une boucle (100) de circulation d'un fluide réfrigérant (FR), ladite boucle comprenant : - un premier échangeur de chaleur (120) entre le fluide réfrigérant (FR) et le flux d'air intérieur (FAI) pour refroidir ledit flux d'air intérieur, un deuxième échangeur de chaleur (140) entre le fluide réfrigérant (FR) et le flux d'air intérieur (FAI) ou un fluide caloporteur (FC) pour réchauffer ledit flux d'air intérieur, situé en aval du premier échangeur de chaleur (120) selon le sens de circulation du flux d'air intérieur, ledit procédé comprenant au moins une étape (30) de sélection d'un mode de déshumidification du flux d'air intérieur (FAI) parmi plusieurs modes de déshumidification, ladite étape de sélection (30) étant mise en oeuvre sur la base de cartographies, préalablement réalisées, d'au moins trois paramètres du système, dits de contrôle de l'humidité, choisis parmi une température (Tair_Hvacjn) réelle du flux d'air intérieur (FAI) en amont du premier échangeur de chaleur (120), une température (Tinnercd_sp) de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur (140), une température (Tevap_sp) de consigne en aval du premier échangeur (120), un débit (Q) dudit flux d'air intérieur à travers le premier échangeur, une température ambiante (Tamb) de l'air et/ou une humidité de l'air (Hair).

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE CONTRÔLE D’UN SYSTEME DE CLIMATISATION
ET/OU CHAUFFAGE
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un procédé de contrôle d‘un système de climatisation et/ou chauffage, en particulier pour véhicule automobile. L’invention concerne plus particulièrement la commande de déshumidification dans l’habitacle du véhicule automobile au moyen du système de climatisation et/ou chauffage précité.
Arrière-plan technique
Les véhicules automobiles sont couramment équipés d’un circuit de régulation thermique comprenant une boucle de circulation de fluide réfrigérant utilisé pour chauffer ou refroidir différentes zones ou différents composants du véhicule. Il est connu d’utiliser ce circuit pour traiter thermiquement un flux d’air envoyé dans l’habitacle du véhicule.
Dans les véhicules équipés de moteur thermique, les calories dégagées par le moteur suffisent généralement à chauffer l’habitacle. Ce n’est pas le cas des véhicules à motorisation hybride ou électrique.
Il a de la sorte été proposé d’utiliser les circuits de régulation thermique non seulement pour climatiser l’habitacle du véhicule, en fonctionnant en mode air conditionné, mais également pour le réchauffer, en fonctionnant en mode pompe à chaleur.
Outre ces modes de fonctionnement classiques, il est également connu d’utiliser les circuits de régulation thermique en mode déshumidification pour éviter que l’air introduit dans le véhicule soit trop chargé en humidité, ce qui est désagréable pour les occupants et risque d’embuer le pare-brise et les vitres. Ce mode de fonctionnement est basé sur un refroidissement préalable de l’air destiné à aller dans l’habitacle, pour l’assécher, puis un chauffage de cet air afin de ne pas envoyer de l’air trop froid aux usagers du véhicule. Il est d’ailleurs connu différents modes de déshumidification, utilisés en fonction de la température désirée dans l’habitacle.
Les systèmes de climatisation et/ou de chauffage connus comprennent classiquement une boucle de circulation d’un fluide réfrigérant comportant au moins un premier échangeur de chaleur pour refroidir le flux d’air et un deuxième échangeur de chaleur pour réchauffer ledit flux d’air. La température de refroidissement du flux d’air en aval du premier échangeur et la température de chauffage en aval du deuxième échangeur sont fixées par consigne, selon la température de l’air et le taux d’humidité souhaités dans l’habitacle du véhicule.
Dans ces systèmes de climatisation et/ou chauffage, le contrôle du système de climatisation ou d’une partie de celui-ci s’effectue au moyen d’un calculateur dont le rôle est de déterminer, en fonction de la température de l’air souhaitée dans l’habitacle, le mode le plus approprié parmi le mode air conditionné, le mode pompe à chaleur et le ou les modes de déshumidification.
En cas de pluralité de modes de déshumidification, le calculateur est susceptible de changer de modes tant que l’air soufflé n’est pas à la température désirée. Compte-tenu de l’inertie thermique du système, les occupants risquent alors de percevoir un flux d’air ressenti comme froid alors qu’ils s’attendent à un flux d’air chaud, ou l’inverse.
Une telle régulation itérative peut s’avérer particulièrement longue et pendant ce temps, les usagers du véhicule continuent de ressentir un inconfort. Ils auront d’ailleurs tendance à modifier la température demandée, ce qui perturbera d’autant plus le fonctionnement du système.
Le procédé selon l’invention vise à atteindre les conditions de confort acceptables pour les usagers du véhicule plus rapidement que dans les procédés connus. Lorsque l’un des usagers requiert un changement de température dans l’habitacle, le procédé de l’invention permet en effet de sélectionner le mode de déshumidification approprié ou, au moins, approcher le mode de déshumidification approprié plus aisément.
L’invention propose à cet égard un procédé de contrôle d’un système de climatisation et/ou chauffage d'un flux d'air intérieur destiné à être envoyé vers un habitacle d’un véhicule, ledit système comprenant une boucle de circulation d’un fluide réfrigérant, ladite boucle comprenant :
- un premier échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur pour refroidir ledit flux d’air intérieur,
- un deuxième échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur ou un fluide caloporteur pour réchauffer ledit flux d’air intérieur, situé en aval du premier échangeur de chaleur selon le sens de circulation du flux d’air intérieur, ledit procédé comprenant au moins une étape de sélection d’un mode de déshumidification du flux d’air intérieur parmi plusieurs modes de déshumidification, ladite étape de sélection étant mise en oeuvre sur la base de cartographies, préalablement réalisées, d’au moins trois paramètres du système, dits de contrôle de l’humidité, choisis parmi une température réelle du flux d’air intérieur en amont du premier échangeur de chaleur, une température de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur, une température de consigne en aval du premier échangeur, un débit dudit flux d’air intérieur à travers le premier échangeur, une température ambiante de l’air et/ou une humidité de l’air. La température du flux d’air intérieur en amont du premier échangeur de chaleur est dite « réelle » car elle est mesurée ou estimée.
Dans le procédé de l’invention, le choix du mode de déshumidification est plus rapide que dans les procédés connus. En effet, les cartographies prédéterminées permettent de sélectionner de manière plus directe le mode de déshumidification approprié ou, un mode de déshumidification approchant celui-ci.
En effet, en s’intéressant à des données choisies, à savoir la température réelle du flux d’air intérieur en amont du premier échangeur de chaleur, la température de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur, la température de consigne en aval du premier échangeur, le débit dudit flux d’air intérieur à travers le premier échangeur, la température ambiante de l’air et/ou l’humidité de l’air, le déposant a pu associer sous forme de cartographies un mode de déshumidification prédéfini, associé à chaque ensemble de données utilisées, tout en observant que le mode ainsi sélectionné permet d’atteindre ou d’approcher les résultats voulus, sans itérations ou en minimisant significativement le nombre d’itérations, à partir du moment où au moins trois de ces données sont exploitées. Ainsi, dès lors que les données pertinentes mesurées et/ou fixées par consigne sont connues, le délai pour choisir le mode de déshumidification requis est raccourci en ce que les cartographies contiennent l’ensemble des données pour sélectionner ce mode de déshumidification.
Le procédé selon l’invention permet donc d’obtenir plus rapidement la température ambiante souhaitée par les usagers et améliore le confort de ceux-ci. Il requiert en outre une puissance de calcul moindre comparativement aux procédés connus précédemment décrits.
Selon différentes caractéristiques de l’invention qui peuvent être prises ensemble ou séparément : les cartographies des paramètres du système sont réalisées en fonction de la température réelle du flux d’air en amont du premier échangeur de chaleur, de la température de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur et de l’un ou plusieurs des autres paramètres de contrôle de l’humidité, dits paramètres complémentaires et/ou d’autres paramètres permettant de calculer ou déduire ces paramètres de contrôle ; le ou l’un desdits paramètres complémentaires est la température de consigne en aval du premier échangeur ; le ou l’un desdits paramètres complémentaires est le débit d’air au niveau du premier échangeur de chaleur ; le procédé comprend une étape préalable de détermination d’une configuration de déshumidification, ladite étape préalable étant réalisée en fonction de la valeur de la température ambiante ; le procédé comprend une étape de changement de mode au cours de laquelle le système bascule de l’un des modes de déshumidification du flux d’air intérieur à un autre des modes de déshumidification du flux d’air intérieur, ladite étape de changement de mode étant mise en oeuvre après l’étape de sélection du mode de déshumidification ; ladite étape de changement de mode est réalisée selon qu’une température seuil est atteinte par la température de consigne en aval du deuxième échangeur ; ladite étape de changement de mode est réalisée selon qu’une température seuil est atteinte par la température de consigne en aval du premier échangeur, la boucle de circulation du fluide réfrigérant comprend en outre : o un troisième échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant et un flux d’air extérieur, ledit troisième échangeur étant apte à se comporter sélectivement comme un évaporateur et/ou un condenseur pour le fluide réfrigérant, o un compresseur du fluide réfrigérant ; la boucle de fluide réfrigérant fonctionne sélectivement selon o au moins un mode de déshumidification série du flux d’air intérieur dans lequel ledit fluide réfrigérant circule successivement, depuis le compresseur, à travers une branche en série, dite branche en série de condensation, comprenant le deuxième échangeur, une branche en série dite branche en série intermédiaire, comprenant le troisième échangeur et une branche en série, dite branche en série d’évaporation, comprenant le premier échangeur, et o au moins un mode de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur dans lequel ledit fluide réfrigérant circule successivement, depuis le compresseur, dans la branche de condensation, puis, à partir d’un embranchement, dans une première branche parallèle, dite première branche parallèle d’évaporation, comprenant le troisième échangeur, fonctionnant comme un évaporateur et, parallèlement, dans une deuxième branche parallèle, dite deuxième branche parallèle d’évaporation, comprenant le premier échangeur ; la boucle de fluide réfrigérant bascule d’un premier des modes de déshumidification série du flux d’air intérieur à un deuxième des modes de déshumidification série du flux d’air intérieur, ou inversement, lorsqu’une première température seuil est atteinte par la température de consigne en aval du deuxième échangeur ou par la température de consigne en aval du premier échangeur, le passage du premier au deuxième mode de déshumidification série faisant varier une proportion du flux d’air intérieur passant à travers le deuxième échangeur ; la boucle de fluide réfrigérant bascule de l’un des modes de déshumidification série du flux d’air intérieur à un premier des modes de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur ou inversement, lorsqu’une deuxième température seuil est atteinte par la température de consigne en aval du deuxième échangeur ou par la température de consigne en aval du premier échangeur ; la boucle de fluide réfrigérant bascule d’un des modes de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur à un deuxième des modes de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur, ou inversement, lorsqu’une troisième température seuil est atteinte par la température de consigne en aval du deuxième échangeur ou par la température de consigne en aval du premier échangeur, un degré d’ouverture du premier organe de détente dans ledit premier mode de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur étant supérieur à un degré d’ouverture dudit premier organe de détente dans le deuxième mode de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur, le passage du premier au deuxième mode de déshumidification parallèle faisant varier une proportion du fluide réfrigérant passant à travers le premier échangeur.
Description des figures
D’autres objets et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
[Fig. 1] La figure 1 illustre une représentation schématique d’une boucle de circulation de fluide réfrigérant permettant de mettre en oeuvre le procédé de contrôle selon l’invention, [Fig. 2A] La figure 2A illustre de manière schématique la boucle de circulation de fluide réfrigérant de la figure 1 dans une configuration permettant un fonctionnement dans un premier mode de déshumidification série,
[Fig. 2B] La figure 2B illustre de manière schématique la boucle de circulation de fluide réfrigérant de la figure 1 dans une configuration permettant un fonctionnement dans un deuxième mode de déshumidification série,
[Fig. 3] La figure 3 illustre de manière schématique la boucle de circulation de fluide réfrigérant de la figure 1 dans une configuration permettant un fonctionnement en mode de déshumidification parallèle,
[Fig. 4] La figure 4 est un graphe illustrant de manière schématique les différents modes de déshumidification sélectionnâmes selon la température ambiante,
[Fig. 5] La figure 5 illustre une cartographie des différents modes de déshumidification sélectionnâmes dans un mode de réalisation préféré de la présente invention,
[Fig. 6] Les figures 6a, 6b, 6c reprennent partiellement la figure 5 pour illustrer l’évolution d’une première, d’une deuxième et d’une troisième température de consigne seuil en aval du deuxième échangeur de chaleur en fonction d’une température de consigne en aval du premier échangeur de chaleur,
[Fig. 7] La figure 7 illustre de manière schématique l’algorithme de sélection du mode de déshumidification approprié selon le mode de réalisation s’appuyant sur la cartographie de la figure 5.
Description détaillée
Afin de faciliter la lecture des figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut intervertir 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, ou de parcours, d'un fluide. De manière analogue, le terme " un premier élément en aval d'un deuxième élément " signifie que le premier élément est placé après le deuxième élément par rapport au sens de circulation, ou de parcours, du fluide considéré.
L’invention concerne un procédé de contrôle d’un système de climatisation et/ou chauffage d'un flux d'air intérieur FAI destiné à être envoyé vers un habitacle d’un véhicule. Le système de climatisation comprend une boucle 100 de circulation d’un fluide réfrigérant FR. A ce sujet, la notion d’amont et d’aval en ce qui concerne le fluide réfrigérant sont à considérer en regard d’un parcours de la boucle par le fluide réfrigérant dans un même cycle, en partant d’un dispositif de compression de la boucle et en retournant audit dispositif de compression, avant de suivre un nouveau cycle.
Une unité électronique de contrôle, non représentée sur les figures, reçoit des informations de capteurs mesurant les caractéristiques des différents fluides. L’unité électronique de contrôle reçoit également des consignes émises par les occupants du véhicule, comme par exemple la température souhaitée à l’intérieur de l’habitacle. L’unité électronique de contrôle met en oeuvre des lois de contrôle permettant le pilotage de différents actionneurs, afin d’assurer le contrôle du système de conditionnement thermique de façon à assurer les consignes reçues.
Diverses vannes d’arrêt permettent d’autoriser ou d’interrompre la circulation de fluide réfrigérant dans différentes portions du circuit 100 de fluide réfrigérant. Il est ainsi possible, en combinant l’ouverture et la fermeture des différentes vannes d’arrêt, de faire circuler le fluide réfrigérant dans des branches du circuit 100 selon de multiples possibilités qui permettent de nombreux types d’échanges de chaleur au sein du système de conditionnement thermique. Lesdites vannes sont au besoin compléter de clapets anti-retour.
Le flux d’air FAI intérieur est, par exemple, un flux d’air circulant dans un boîtier 102 de climatisation/chauffage du véhicule. Il provient d’une entrée d’air située, notamment au niveau d’un pied de pare-brise du véhicule. Il est envoyé en sortie vers l’habitacle du véhicule. Le fluide réfrigérant utilisé est, par exemple, un fluide chimique tel que le R1234yf. D’autres fluides réfrigérants peuvent aussi être employés, comme par exemple le R134a.
La boucle 100 et ses différents éléments sont illustrés selon un exemple de réalisation sur la figure 1 . A cette figure, la boucle 100 est illustrée sans indication du chemin de circulation du fluide réfrigérant dans la boucle et de l’état, par exemple ouvert/fermé de certains de ses éléments.
La boucle 100 de circulation du fluide réfrigérant comprend ici :
Le dispositif de compression formé d’un compresseur 110, - un premier échangeur de chaleur 120 entre le fluide réfrigérant FR et le flux d’air FAI intérieur pour refroidir ledit flux d’air intérieur,
- un deuxième échangeur de chaleur 140 entre le fluide réfrigérant FR et le flux d’air intérieur FAI ou un fluide caloporteur FC pour réchauffer ledit flux d’air intérieur, le deuxième échangeur de chaleur étant situé en aval du premier échangeur de chaleur 120 selon le sens de circulation du flux d’air intérieur
- un troisième échangeur de chaleur 160 entre le fluide réfrigérant FR et un flux d’air extérieur FAE, ledit troisième échangeur 160 étant apte à se comporter sélectivement comme un évaporateur et/ou un condenseur pour le fluide réfrigérant,
- un premier organe de détente 130 situé entre un premier point d’embranchement EB1 et le troisième échangeur 160,
- un deuxième organe de détente 135 situé entre un deuxième point d’embranchement EB2 et le premier échangeur 120,
- un dispositif d’accumulation 115 situé entre un troisième point d’embranchement EB3 et le compresseur 110 pour accumuler la masse circulante de fluide réfrigérant FR.
Un réchauffeur 180, notamment un réchauffeur électrique, situé en aval du deuxième échangeur 140 dans le sens de circulation du flux d’air intérieur FAI peut venir en complément de ce dernier pour réchauffer le flux d’air intérieur FAI.
Ainsi, la capacité de refroidissement du flux d’air intérieur FAI vient toujours au moins en partie du premier échangeur 120 tandis que la capacité de chauffage dudit flux d’air intérieur FAI vient toujours au moins en partie du deuxième échangeur 140.
À ce stade, il convient de noter que dans le cas d’une architecture indirecte le fluide réfrigérant FR n’est pas directement utilisé pour effectuer des échanges de chaleur avec, dans le cas d’espèce, le deuxième échangeur 140. À cet égard, les échanges de chaleur peuvent être mis en oeuvre au moyen d’un fluide intermédiaire dit fluide caloporteur FC. En variante, le deuxième échangeur 140 peut donc être un échangeur de chaleur entre le fluide réfrigérant FR et de l’eau glycolée, l’eau glycolée servant alors de fluide caloporteur.
Le flux d’air FAE extérieur est, par exemple, un flux d’air passant à travers une face avant de véhicule, notamment au niveau d’une calandre du véhicule. Eu égard ces considérations, la boucle illustrée à la figure 1 peut être utilisée, entre autres, selon cinq configurations qui sont décrites dans la suite en référence aux figures 1 à 3.
En référence à la figure 2A, on présente dans ce qui suit le principe de fonctionnement de la boucle lorsqu’elle est dans un mode dit de déshumidification série du flux d’air intérieur FAI.
La boucle 100 comprend successivement, en partant du compresseur 110, une branche en série de condensation BSC identifiée par une ligne en pointillés rapprochés, une branche en série intermédiaire BSI identifiée par une ligne en pointillés moins rapprochés que la branche en série de condensation BSC et une branche en série d’évaporation BSE identifiée par une ligne en pointillés moins rapprochés que la branche en série intermédiaire BSI. La branche en série de condensation BSC comprend de l’amont vers l’aval le deuxième échangeur 140 et le premier organe de détente 130. Le troisième échangeur 160 est à l’interface entre la branche en série de condensation BSC et la branche en série intermédiaire BSI. Le deuxième organe de détente 135 est situé à l’interface entre la branche en série intermédiaire et la branche en série d’évaporation BSE. La branche en série d’évaporation BSE comprend de l’amont vers l’aval le premier échangeur 120 et le dispositif d’accumulation 115. Enfin, le compresseur 110 se situe à l’interface entre la branche en série d’évaporation BSE et la branche en série de condensation BSC.
Comme ceci a été indiqué précédemment, le troisième échangeur 160 est apte à se comporter sélectivement comme un évaporateur et/ou un condenseur pour le fluide réfrigérant FR. Dans cette configuration, le premier organe de détente 130 présente un degré d’ouverture ExV1 appropriée pour que le troisième échangeur 160 se comporte comme un condenseur, en l’occurrence lorsque le premier organe de détente 130 est complètement ouvert ou partiellement ouvert, de sorte que le fluide réfrigérant FR ne subit pas ou peu de détente et le troisième échangeur 160 atteint sa capacité maximale de condensation.
Au niveau du compresseur 110, le fluide réfrigérant FR passe d’un état gazeux basse pression à un état gazeux haute pression. Puis, il traverse le deuxième échangeur 140, où il se condense en partie. Une partie dudit fluide réfrigérant reste sous forme gazeuse tandis que l’autre partie du fluide réfrigérant se retrouve sous forme liquide. C’est par la chaleur dégagée par la condensation partielle du fluide réfrigérant que le flux d’air intérieur FAI est réchauffé en traversant le deuxième échangeur 140.
Après avoir traversé le premier organe de détente 130, prévu ouvert et non-actif ou partiellement actif, le fluide réfrigérant atteint le troisième échangeur 160 dans lequel sa condensation se poursuit. Une partie du fluide réfrigérant FR se liquéfie ainsi dans le troisième échangeur 160 et sort dudit troisième échangeur 160 sous forme essentiellement liquide. La chaleur libérée par le fluide réfrigérant FR au niveau du troisième échangeur 160 est dispersée par le flux d’air extérieur FAE au véhicule grâce audit troisième échangeur 160, de préférence assisté d’un ventilateur 165 générant un débit d’air Qb du flux d’air extérieur FAE.
Puis, le fluide réfrigérant subit une détente en traversant le second organe de détente 135 qui est actif. Le fluide réfrigérant subit de la sorte une détente avant de passer à travers le premier échangeur 120. Il convient de préciser qu’une plus grande quantité de fluide réfrigérant FR est sous forme liquide à l’entrée du premier échangeur 120 qu’en l’absence de condensation au niveau du troisième échangeur 160. En conséquence, davantage d’énergie est requise pour que le fluide réfrigérant FR soit vaporisé dans le premier échangeur 120 et il absorbe donc aussi plus de chaleur en traversant ledit premier échangeur 120. Grâce à la vaporisation dudit fluide réfrigérant, le flux d’air intérieur FAI est refroidi et asséché. Dans cette configuration, le flux d’air intérieur FAI est donc successivement refroidi et asséché au niveau du premier échangeur 120 puis réchauffé au niveau du second échangeur 140. Cette configuration correspond à un deuxième mode de déshumidification série, appelé DEHUM2 dans le cadre de la présente invention.
Cela étant dit, il est possible de disposer d’un flux d’air intérieur FAI présentant une température inférieure. À cet égard, la boucle 100 de circulation peut avantageusement comprendre un élément 170, tel qu’un volet de mixage, apte à passer d’un état fermé, dans lequel ledit élément de déviation 170 laisse passer le flux d’air intérieur FAI à travers le deuxième échangeur 140, à un état ouvert, dans lequel ledit élément déviation 170 dévie au moins une partie du flux d’air intérieur FAI du deuxième échangeur 140. Ledit volet de mixage 170 est situé, par exemple, dans ledit boîtier de climatisation 102.
Lorsque la boucle 100 est dans la configuration déshumidification série et que l’élément de déviation 170 est ouvert, tel qu’illustré à la figure 2B, le flux d’air intérieur FAI conserve une température plus fraîche. En effet, après avoir été refroidi par le premier échangeur 120, le flux d’air intérieur FAI ne traverse pas le deuxième échangeur 140 et va directement dans l’habitacle du véhicule. Il ne capte donc pas la chaleur libérée par la condensation du fluide réfrigérant au niveau de cet échangeur. Cette configuration de la boucle 100 correspond à un premier mode de déshumidification série, appelé DEFIUM1 dans le cadre de la présente invention. Le fonctionnement est similaire à un mode d’air conditionné, c’est-à-dire que dans cette configuration particulière, l’organe de détente 130 est ouvert. Dans le mode DEHUM1 comme dans le mode DEHUM 2, le fluide réfrigérant FR sort du premier échangeur 120 sous forme de gaz à basse pression. Il passe ensuite à travers le dispositif d’accumulation 115 avant de retourner au compresseur 110 pour un nouveau cycle.
En référence maintenant à la figure 3, on présente dans ce qui suit le principe de fonctionnement de la boucle 100 lorsqu’elle est dans un mode dit de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur FAI.
La boucle 100 comprend successivement, en partant du compresseur 110, une branche de condensation BPC identifiée par une ligne en pointillés rapprochés, puis à partir du premier point d’embranchement EB1 , la branche de condensation BPC est scindée en deux portions. Une première portion BPC1 débouche sur le premier organe de détente 130 tandis qu’une deuxième portion BPC2 débouche sur le deuxième organe de détente 135. Le deuxième échangeur 140 est situé en amont du premier point d’embranchement EB1 sur la branche de condensation. La boucle 100 comprend une première branche parallèle d’évaporation, dite première branche parallèle BPE1 , identifiée par une ligne en pointillés moins rapprochés que la branche de condensation BPC et, parallèlement, une deuxième branche parallèle d’évaporation, dite deuxième branche parallèle BPE2, également identifiée par une ligne en pointillés moins rapprochés que la branche de condensation BPC. Selon cette configuration, le premier organe de détente 130 se trouve donc à l’interface entre la première portion BPC1 de la branche de condensation et la première branche parallèle BPE1 tandis que le deuxième organe de détente 135 se trouve à l’interface entre la deuxième portion BPC2 de la branche de condensation et la deuxième branche parallèle BPE2. La première branche parallèle BPE1 comprend le troisième échangeur 160. La deuxième branche parallèle BPE2 comprend le premier échangeur 120.
Comme dans les modes de déshumidification DEHUM1 , DEHUM2, le fluide réfrigérant FR sort du compresseur 110 sous forme de gaz haute pression, puis se retrouve sous forme essentiellement liquide en sortie du deuxième échangeur 140 par un phénomène de condensation au sein dudit deuxième échangeur 140.
Le fluide réfrigérant FR est ensuite séparé à partir de l’embranchement EB1. Une partie du fluide réfrigérant emprunte la première branche parallèle BPE1 tandis que l’autre partie du fluide réfrigérant emprunte la deuxième branche parallèle BPE2. À l’inverse des modes de déshumidification série DEFIUM1, DEFIUM2, le premier organe de détente 130 est actif dans cette configuration, si bien que le fluide réfrigérant subit une évaporation lors de son passage dans le troisième échangeur 160. Le fluide réfrigérant FR passe ainsi d’une forme essentiellement liquide dans la première portion de la branche de condensation BPC1 à une forme gazeuse basse pression dans la première branche parallèle BPE1. Le fluide réfrigérant FR emmagasine donc de la chaleur au niveau du troisième échangeur 160.
En empruntant la deuxième branche parallèle d’évaporation BPE2, le fluide réfrigérant FR traverse tout d’abord le deuxième organe de détente 135 où il subit une détente. Il subit ensuite une évaporation en traversant le premier échangeur 120 et se présente alors sous forme d’un gaz à basse pression en sortie dudit premier échangeur 120. Lors de ce changement d’état, le fluide réfrigérant FR emmagasine donc de la chaleur, induisant parallèlement un refroidissement et un assèchement du flux d’air intérieur FAI au niveau du premier échangeur 120.
Cette configuration correspond à un premier mode de déshumidification parallèle, appelé DEHUM3 dans le cadre de la présente invention. Cette configuration permet de capter l’énergie située au niveau du troisième échangeur 160 de sorte qu’elle vienne en complément de l’énergie captée au niveau du premier échangeur 120. La somme des énergies ainsi captées, augmentée de l’énergie du compresseur 110, permet de réchauffer le flux d’air intérieur FAI au niveau du deuxième échangeur 140. En principe le flux d’air intérieur sera refroidit autant que dans les modes de déshumidification DEHUM1 et DEHUM2 décrits précédemment. Toutefois, l’air sortant de l’échangeur 140 sera réchauffé davantage que dans les modes de déshumidification du flux d’air DEHUM1 et DEHUM2.
Précisons que le fluide réfrigérant FR venant desdites première BPE1 et deuxième BPE2 branches parallèles converge vers un troisième point d’embranchement EB3 pour passer ensuite à travers le dispositif d’accumulation 115 avant de retourner au compresseur 110, puis le même processus recommence.
Il est possible de chauffer encore plus le flux d’air intérieur FAI en faisant varier le débit d’air Qb du flux d’air extérieur en aval du troisième échangeur 160 au moyen du ventilateur 165. Comme ceci a été mentionné précédemment, en référence à la figure 3, le fluide réfrigérant FR circulant dans la première branche parallèle BPE1 est réchauffé au niveau du troisième échangeur 160 en absorbant de la chaleur dans l’environnement immédiat dudit troisième échangeur 160. La capacité du fluide réfrigérant FR à capter de la chaleur au niveau du troisième échangeur 160 dépendant grandement du débit d’air Qb du flux d’air extérieur en aval du troisième échangeur 160, la chaleur libérée en aval du deuxième échangeur 140 en est nécessairement affectée. Cette configuration provoquant un chauffage encore plus fort du flux d’air intérieur FAI permet de fonctionner selon un deuxième mode de déshumidification parallèle, appelé DEHUM4 dans le cadre de la présente invention. Il est également possible de chauffer davantage le flux d’air intérieur FAI en augmentant ou en diminuant le degré d’ouverture ExV1 du premier organe de détente 130 relativement au degré d’ouverture ExV2 du deuxième organe de détente 135. Il s’agit d’un paramètre de contrôle, en particulier pris en compte dans le mode de déshumidification DEHUM4.
Il convient en outre de souligner que le troisième échangeur 160 peut ne pas être utilisé. Cela se produit notamment lorsque le flux d’air intérieur FAI présente une humidité relative correspondant à l’humidité souhaitée dans l’habitacle du véhicule. Lorsque le troisième échangeur 160 n’est pas utilisé, le système passe dans un régime de fonctionnement stationnaire, la capacité de chauffage du flux d’air intérieur FAI correspondant à la capacité de chauffage du flux d’air intérieur par le deuxième échangeur 140 tandis que la capacité de refroidissement du flux d’air intérieur FAI correspondant à la capacité de refroidissement du flux d’air intérieur par le premier échangeur 120. Cette configuration est associée à un mode de déshumidification stationnaire appelé DEFIUMSS. La température de chauffage du flux d’air intérieur par le deuxième échangeur 140 peut être indépendamment modifiée en ajustant la température Tmnercd-sP de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur 140. Une température de refroidissement du flux d’air intérieur FAI peut quant à elle être indépendamment modifiée en variant Tevap_sP de consigne en aval du premier échangeur 120.
Comme déjà indiqué, on peut également prévoir un dispositif d’accumulation 115 pour accumuler la masse circulante de fluide réfrigérant FR dans une zone basse pression du circuit. Alternativement, le premier échangeur 120 pourra être équipé d’une bouteille située dans une zone haute pression du circuit.
En résumé, la boucle 100 peut donc ici fonctionner selon au moins cinq configurations de déshumidification possibles :
- une première configuration en mode de déshumidification série dans laquelle il n’y a pas ou peu d’échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le flux d’air intérieur au niveau du deuxième échangeur 140, notamment compte-tenu de la position du volet de mixage du boîtier de climatisation. Dans la suite, ce mode de déshumidification est appelée DEFIUM1 .
- une deuxième configuration en mode de déshumidification série dans laquelle il y a un échange de chaleur significatif entre le fluide réfrigérant et flux d’air intérieur au niveau du deuxième échangeur 140, notamment compte-tenu de la position du volet de mixage du boîtier de climatisation et de la détente au niveau du premier organe de détente 130. Dans la suite, ce mode de déshumidification est appelée DEFIUM2. - une troisième configuration en mode de déshumidification parallèle dans laquelle le troisième échangeur 160 est traversé par un débit de fluide réfrigérant FR limité et un flux d’air extérieur correspondant à un débit d’air Qbi inférieur à une certaine limite. Dans la suite, ce mode de déshumidification est appelée DEHUM3.
- une quatrième configuration en mode de déshumidification parallèle dans laquelle le troisième échangeur est traversé par un flux d’air extérieur correspondant à un flux d’air forcé et/ou présentant un débit d’air Qb2 supérieur à une certaine limite de sorte que le débit de fluide réfrigérant FR est plus élevé que dans le mode de déshumidification DEFIUM3. Dans la suite, ce mode de déshumidification est appelée DEFIUM4.
- une cinquième configuration correspondant à la configuration où le troisième échangeur 160 n’est pas utilisé. Dans la suite, ce mode de déshumidification est appelé DEFIUMSS.
Les modes de déshumidification sélectionnâmes en fonction de la température ambiante Tamb dans l’habitacle du véhicule sont illustrés à la figure 4. Les températures T1, T2, T3 et T4 sont telles que T1 £ T2 £ T3 £ T4. Comme ceci est illustré, pour Tamb £ T1 , T1 correspondant par exemple à une température ambiante de -2°C, seul le mode DEFIUM4 est utilisé, ceci pour réchauffer l’habitacle. Pour Tamb ³ T4, T4 correspondant par exemple à une température de 25°C dans l’habitacle du véhicule, seul le mode DEHUM1 est utilisé, ceci pour refroidir l’habitacle. Lorsque la température Tamb est comprise entre T1 et T2, et T3 et T4 respectivement, un phénomène d’hystérésis peut être observé. Entre T2 et T3, la température ambiante Tamb se situe dans un intervalle rendant tous les modes de déshumidification sélectionnâmes.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une étape préalable 20 de détermination d’une configuration de déshumidification en fonction de la température ambiante Tamb. Cette étape préalable permet de déterminer si un choix devra être fait parmi plusieurs modes de déshumidification. L’étape suivante 30 de sélection d’un mode de déshumidification du flux d’air intérieur n’a d’utilité pratique que dans les cas où à l’issue de cette étape préalable 20, il a été déterminé que l’on se trouve bien dans une configuration ou un choix de mode de déshumidification est approprié, par exemple dans le cas où la température ambiante est comprise entre T2 et T3, voire entre T 1 et T4.
Selon l’invention, le procédé comprend au moins l’étape 30 de sélection du mode de déshumidification du flux d’air intérieur FAI parmi plusieurs modes de déshumidification, ladite étape de sélection 30 étant mise en oeuvre sur la base de cartographies, préalablement réalisées, d’au moins trois paramètres du système, dits de contrôle de l’humidité, choisis parmi une température Tair _Hvacjn réelle du flux d’air intérieur FAI en amont du premier échangeur de chaleur 120, la température Tinnercd-sP de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur 140, la température Tevap_sP de consigne en aval du premier échangeur 120, le débit Q dudit flux d’air intérieur à travers le premier échangeur, une température ambiante Tamb de l’air et/ou une humidité de l’air Hair.
Les cartographies précitées, d’au moins trois des paramètres de contrôle de l’humidité, sont préalablement réalisées et mémorisées dans l’unité de contrôle électronique. Elles permettent de distinguer de manière précise les conditions limites dans lesquelles peuvent être opérés les différents modes de déshumidification décrits précédemment, i.e. DEHUM1, DEHUM2, DEHUM3 et/ou DEHUM4, et permettent ainsi de rendre compte des conditions effectives dans lesquelles la boucle 100 de circulation du fluide réfrigérant doit être opérée pour limiter l’humidité et atteindre la température souhaitée dans l’habitacle du véhicule.
La fiabilité de la sélection réalisée lors de l’étape 30 dépend du nombre de cartographies réalisées. Le nombre de cartographies à réaliser pour que le système soit fiable dépend des paramètres de contrôle de l’humidité en fonction desquels les cartographies sont réalisées. À cet égard, plusieurs cartographies peuvent être nécessaires.
Une fois que ces cartographies ont été réalisées, le système est en mesure de sélectionner et, si nécessaire, basculer dans le mode de déshumidification approprié parmi les modes DEHUM1 , DEHUM2, DEHUM3, DEHUM4 et/ou DEHUMSS en fonction des conditions limites des paramètres de contrôle de l’humidités mesurés et/ou calculés par ledit système. Il n’est donc plus nécessaire de déterminer en temps réel quels paramètres ou plages de paramètres sont requis pour se placer dans la configuration associée au mode de déshumidification approprié. Ceci vaut à chaque fois qu’un écart est observé par rapport à l’humidité souhaitée. Autrement dit, au moment de sélectionner le mode de déshumidification et si plusieurs modes de déshumidification sont disponibles, le système dispose déjà de toutes les données requises pour effectuer ce changement rapidement sans devoir calculer en temps réel les valeurs requises des différents paramètres de contrôle de l’humidité.
Un exemple d’une cartographie d’un premier mode de réalisation de la présente invention est illustré à la figure 5. Dans le mode de réalisation concerné, les cartographies des paramètres du système sont réalisées en fonction de la température Tair Hvac m réelle du flux d’air en amont du premier échangeur de chaleur 120, de la température T mnercd-sP de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur 140 et de l’un ou plusieurs des autres paramètres de contrôle de l’humidité, dits paramètres complémentaires. En variante, il pourra aussi s’agir d’autres paramètres permettant de calculer ou déduire ces paramètres de contrôle de l’humidité. Dans ce mode de réalisation, les plages et conditions limites des paramètres de contrôle de l’humidité associées à chaque mode de déshumidification sont définies par des vecteurs à n dimensions tels que des triplets {Tinnercd_spi ; Tair_Hvac_ini ; paramètre complémentaire de contrôle de l’humidité}. Par souci de simplification, on se limitera aux triplets, même si l’homme du métier comprendra bien que la mise en œuvre du procédé n’est pas limitée aux cartographie 3D caractérisées par des triplets de données, mais qu’il peut aussi être mis en œuvre au moyen de cartographie 4D, 5D, etc. caractérisées par des quadruplets, quintuplets, etc. de paramètres de contrôle de l’humidité. Les inventeurs de la présente invention ont mis en évidence l’existence de températures seuils qui doivent être atteintes par la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140 pour permettre le passage d’un mode de déshumidification DEHUM1, DEHUM2, DEHUM3 et DEHUM4 à un autre desdits modes de déshumidification. Il existe ainsi une première température seuil Tinnercd_limit1 de la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140 délimitant la frontière entre les conditions opératoires des premier et deuxième modes de déshumidification série DEHUM1 et DEHUM2. De manière analogue, des températures seuils Tinnercd_limit2, et Tinnercd_limit3 marquent respectivement une frontière entre les conditions opératoires du deuxième mode de déshumidification série DEHUM2 et du premier mode de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur DEHUM3 et entre les premier et deuxième modes de déshumidification parallèle DEHUM3 et DEHUM4. La notion de température seuil n’a de réalité qu’entre deux modes de déshumidification successifs, c’est-à-dire entre deux modes de déshumidification pour lesquels un des deux modes de déshumidification est associé à des triplets proches de l’autre des deux modes de déshumidification. En effet, il n’existe pas une unique température seuil qui doit être atteinte par la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140 pour permettre le passage du mode de déshumidification DEHUM1 au mode de déshumidification DEHUM3 ou DEHUM4 et inversement, mais plusieurs températures seuils, en l’occurrence au moins Tinnercd_limit1, et Tinnercd_limit2. Il en est de même pour un passage du mode de déshumidification DEHUM2 à DEHUM4 ou inversement, etc. En variante, des températures seuils peuvent être atteintes par la température de consigne Tevap_sp en aval du premier échangeur 120 pour permettre le passage de l’un des modes de déshumidification DEHUM1, DEHUM2, DEHUM3 et DEHUM4 à un autre desdits modes de déshumidification. Cela étant dit, bien qu’on parle abusivement ci-dessus de températures seuils, ce sont bien des conditions seuils définies par des triplets aux limites, i.e. {Tinnercd_spi = [Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2, Tinnercd_limit3] ; Tair_Hvac_ini ; paramètre(s) complémentaire(s) de contrôle de l’humidité} qui permettent de distinguer les conditions souhaitées dans chacun des modes de déshumidification. Les conditions d’opération de la boucle 100 pour chaque mode de déshumidification sont ainsi identifiées. Toujours dans le cadre de ce mode de réalisation, le ou l’un desdits paramètres complémentaires peut avantageusement être la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120. Les figures 6a, 6b et 6c illustrent l’évolution des conditions aux limites, notamment des températures seuils Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2 et Tinnercd_limit3 respectivement en fonction de la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140, de la température Tair_Hvac_in réelle du flux d’air en amont du premier échangeur de chaleur 120 et de la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120. Ces cartographies 2D permettent de visualiser plus simplement l’évolution des triplets aux limites {Tinnercd_spi = [Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2, Tinnercd_limit3] ; Tair_Hvac_ini ; paramètre(s) complémentaire(s) de contrôle de l’humidité} en représentant l’évolution des températures seuils atteintes par la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140 ou par la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur marquant le passage d’un mode de déshumidification à un autre, et celle de la température Tair_Hvac_in réelle du flux d’air intérieur FAI en amont du premier échangeur de chaleur 120. Lorsque la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120 diminue, les mêmes tendances sont observées quelle que soit la température seuil Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2, Tinnercd_limit3 : − la température seuil Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2, Tinnercd_limit3 de contrôle de l’humidifié concernée augmente, et parallèlement, − la température Tair_Hvac_in réelle du flux d’air intérieur FAI en amont du premier échangeur de chaleur 120 diminue faiblement. À ce stade, on peut sans doute préciser les paramètres permettant de faire varier les différentes températures seuils Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2, Tinnercd_limit3. La première température seuil Tinnercd_limit1 marquant la transition entre les modes DEHUM1 et DEHUM2 dépend essentiellement de la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120 et, dans une moindre mesure du débit d’air Qb du flux d’air extérieur, i.e. débit d’air Qb du ventilateur 165. En effet, à titre de rappel, dans les modes de déshumidification série DEHUM1 et DEHUM2, la mesure dans laquelle le fluide réfrigérant FR devra absorber de la chaleur au niveau du premier échangeur 120 et donc refroidir le flux d’air intérieur FAI dépend bien évidemment de la température Tevap_sp de consigne en aval dudit premier échangeur 120. Elle dépend aussi indirectement de la chaleur libérée par le fluide réfrigérant FR au niveau du troisième échangeur 160, ladite libération de chaleur étant éventuellement aidée du débit d’air Qb du ventilateur 165. En effet, une augmentation de la chaleur libérée à l’extérieur de l’habitacle du véhicule permet de refroidir d’autant le fluide réfrigérant FR. La deuxième température seuil Tinnercd_limit2 délimitant une frontière entre les conditions opératoires des modes DEHUM2 et DEHUM3 dépend uniquement de la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120. Le débit d’air Qb du ventilateur 165 n’a qu’une influence limitée puisque, comme cela a été vu précédemment, dans le premier mode de déshumidification parallèle DEHUM3, c’est le changement de mode opératoire du troisième échangeur 160 en évaporateur qui va essentiellement impacter les échanges de chaleur au niveau du troisième échangeur 160. Le débit d’air Qb du flux d’air extérieur n’a donc quasiment pas d’influence sur la deuxième température seuil Tinnercd_limit2. La troisième température seuil Tinnercd_limit3 marquant la frontière entre les conditions opératoires des modes DEHUM3 et DEHUM4 dépend à la fois de la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120 et du débit d’air Qb du flux d’air extérieur. En ce qui concerne la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur, ce qui a été mentionné précédemment continue de s’appliquer. En ce qui concerne le débit d’air Qb du flux d’air extérieur, on rappelle ici que pour que la boucle bascule dans une configuration adaptée permettant d’atteindre le deuxième mode de déshumidification parallèle DEHUM4, on joue sur la capacité du fluide réfrigérant FR à capter de la chaleur au niveau du troisième échangeur 160 en variant le débit d’air Qb généré par le ventilateur 165. Le débit d’air Qb du flux d’air extérieur est donc un paramètre complémentaire au même titre que la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120. Evidemment d’autres paramètres de contrôle de l’humidité peuvent être envisagés. Dans chacun des cas précédents, on comprend que, lorsque l’utilisateur joue sur les consignes et provoque, par exemple, une diminution de la température Tevap_sp de consigne en aval dudit premier échangeur 120, cela augmente la valeur de températures seuils Tinnercd_1, Tinnercd_2 et Tinnercd_3. Ainsi, pour une température Tair_hvac_in donnée du flux d’air en amont du premier échangeur de chaleur 120, le système passera moins rapidement d’un mode de déshumidification à l’autre au fur et à mesure que la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140 augmentera. En référence maintenant à la figure 7, un algorithme de sélection du mode de déshumidification, toujours relativement au mode de réalisation faisant l’objet des figures 5, 6a, 6b, 6c, est schématisé. Les données d’entrée de l’algorithme sont la température ambiante Tamb, la température Tair_Hvac_in réelle du flux d’air en amont du premier échangeur de chaleur 120, le débit d’air Qb du flux d’air extérieur, la température Tevap_sp de consigne en aval du premier échangeur 120, la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140. Il convient dans un premier temps de déterminer si une sélection doit être effectuée parmi les modes de déshumidification précités. Comme on l’a vu précédemment, ceci est effectué lors de l’étape préalable 20 de détermination d’une configuration de déshumidification en fonction de la température ambiante Tamb. Si une sélection ne doit pas être opérée, le système de climatisation/chauffage est placé dans le mode approprié (étape 25). Si une sélection doit être opérée entre les différents modes de déshumidification, les cartographies identifiant les différentes températures seuils Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2 et Tinnercd_limit3 respectivement de la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140 sont utilisées. L’algorithme compare alors la température Tinnercd_sp de consigne en aval du deuxième échangeur 140 successivement à chacune des températures seuils Tinnercd_limit1, Tinnercd_limit2 et Tinnercd_limit3, tant qu’elle est inférieure à ces températures, puis sélectionne lors de l’étape 30 le mode de déshumidification approprié en fonction du résultat de la comparaison. Le procédé peut comprendre suite à l’étape 30 de sélection d’un mode de déshumidification du flux d’air intérieur FAI, une étape 40 de changement de mode au cours de laquelle le système bascule de l’un des modes DEHUM1, DEHUM2, DEHUM3, DEHUM4 et DEHUMSS de déshumidification du flux d’air intérieur à un autre des modes de déshumidification du flux d’air intérieur, lors d’une itération suivante de l’algorithme. Un tel changement de mode est en particulier susceptible d’intervenir si l’une des données d’entrée change. L’algorithme de la figure 7 est exécuté en boucle selon une périodicité choisie pour disposer du confort approprié dans l’habitacle. Chacun des dispositifs de détente employés est, par exemple, un détendeur électronique, c’est-à-dire un détendeur dont la section de passage du fluide réfrigérant peut être ajustée de manière continue entre une position de fermeture et une position d’ouverture maximale. Pour cela, l’unité de contrôle du système pilote un moteur électrique qui déplace un obturateur mobile contrôlant la section de passage offerte au fluide réfrigérant. Le compresseur 110 peut être un compresseur électrique, c'est-à-dire un compresseur dont les pièces mobiles sont entrainées par un moteur électrique. Le compresseur 110 comporte un côté aspiration du fluide réfrigérant à basse pression, encore appelé entrée du compresseur, et un côté refoulement du fluide réfrigérant à haute pression, encore appelé sortie du compresseur. Les pièces mobiles internes du compresseur 110 font passer le fluide réfrigérant d’une basse pression côté entrée à une haute pression côté sortie. Après détente dans un ou plusieurs dispositifs de détente, le fluide réfrigérant revient à l’entrée du compresseur 110 et recommence un nouveau cycle thermodynamique.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d’un système de climatisation et/ou chauffage d'un flux d'air intérieur (FAI) destiné à être envoyé vers un habitacle d’un véhicule, ledit système comprenant une boucle (100) de circulation d’un fluide réfrigérant (FR), ladite boucle comprenant : − un premier échangeur de chaleur (120) entre le fluide réfrigérant (FR) et le flux d’air intérieur (FAI) pour refroidir ledit flux d’air intérieur, − un deuxième échangeur de chaleur (140) entre le fluide réfrigérant (FR) et le flux d’air intérieur (FAI) ou un fluide caloporteur (FC) pour réchauffer ledit flux d’air intérieur, situé en aval du premier échangeur de chaleur (120) selon le sens de circulation du flux d’air intérieur, ledit procédé comprenant au moins une étape (30) de sélection d’un mode de déshumidification du flux d’air intérieur (FAI) parmi plusieurs modes de déshumidification, ladite étape de sélection (30) étant mise en œuvre sur la base de cartographies, préalablement réalisées, d’au moins trois paramètres du système, dits de contrôle de l’humidité, choisis parmi une température (Tair_Hvac_in) réelle du flux d’air intérieur (FAI) en amont du premier échangeur de chaleur (120), une température (Tinnercd_sp) de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur (140), une température (Tevap_sp) de consigne en aval du premier échangeur (120), un débit (Q) dudit flux d’air intérieur à travers le premier échangeur, une température ambiante (Tamb) de l’air et/ou une humidité de l’air (Hair).
2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, dans lequel les cartographies des paramètres du système sont réalisées en fonction de la température (Tair_Hvac_in) réelle du flux d’air en amont du premier échangeur de chaleur (120), de la température (Tinnercd_sp) de consigne en aval du deuxième échangeur de chaleur (140) et de l’un ou plusieurs des autres paramètres de contrôle de l’humidité, dits paramètres complémentaires et/ou d’autres paramètres permettant de calculer ou déduire ces paramètres de contrôle.
3. Procédé de contrôle selon la revendication 2, dans lequel le ou l’un desdits paramètres complémentaires est la température (Tevap_sp) de consigne en aval du premier échangeur (120).
4. Procédé de contrôle selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le ou l’un desdits paramètres complémentaires est le débit d’air (Q) au niveau du premier échangeur de chaleur (120).
5. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend une étape préalable (20) de détermination d’une configuration de déshumidification, ladite étape préalable (20) étant réalisée en fonction de la valeur de la température ambiante (Tamb).
6. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend une étape (40) de changement de mode au cours de laquelle le système bascule de l’un des modes de déshumidification du flux d’air intérieur à un autre des modes de déshumidification du flux d’air intérieur, ladite étape (40) de changement de mode étant mise en oeuvre après l’étape (30) de sélection du mode de déshumidification.
7. Procédé de contrôle selon la revendication 6, dans lequel ladite étape (40) de changement de mode est réalisée selon qu’une température seuil (Tinnercdjmit) est atteinte par la température (Tinnercd-sp) de consigne en aval du deuxième échangeur (140) ou par la température (TeVap_sp) de consigne en aval du premier échangeur (120).
8. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la boucle (100) de circulation du fluide réfrigérant comprend en outre :
- un troisième échangeur de chaleur (160) entre le fluide réfrigérant (FR) et un flux d’air extérieur (FAE), ledit troisième échangeur (160) étant apte à se comporter sélectivement comme un évaporateur et/ou un condenseur pour le fluide réfrigérant,
- un compresseur (110) du fluide réfrigérant.
9. Procédé de contrôle selon la revendication 8, dans lequel la boucle (100) de fluide réfrigérant fonctionne sélectivement selon
- au moins un mode (DEHUM1, DEHUM2) de déshumidification série du flux d’air intérieur (FAI) dans lequel ledit fluide réfrigérant (FR) circule successivement, depuis le compresseur (110), à travers une branche en série (BSC), dite branche en série de condensation, comprenant le deuxième échangeur (140), une branche en série (BSI), dite branche en série intermédiaire, comprenant le troisième échangeur (160) et une branche en série (BSE), dite branche en série d’évaporation, comprenant le premier échangeur (120), et - au moins un mode (DEHUM3, DEHUM4) de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur (FAI) dans lequel ledit fluide réfrigérant (FR) circule successivement, depuis le compresseur (110), dans une branche de condensation (BPC), puis, à partir d’un embranchement (EB), dans une première branche parallèle (BPE1), dite première branche parallèle d’évaporation, comprenant le troisième échangeur (160), fonctionnant comme un évaporateur, et, parallèlement, dans une deuxième branche parallèle (BPE2), dite deuxième branche parallèle d’évaporation, comprenant le premier échangeur (120).
10. Procédé de contrôle selon la revendication 9, dans lequel la boucle (100) de fluide réfrigérant bascule d’un premier des modes (DEHUM1) de déshumidification série du flux d’air intérieur à un deuxième des modes (DEHUM2) de déshumidification série du flux d’air intérieur, ou inversement, lorsqu’une première température seuil (Tinnercd_limit1) est atteinte par la température (Tinnercd_sp) de consigne en aval du deuxième échangeur (140) ou par la température (Tevap_sp) de consigne en aval du premier échangeur (120), le passage du premier au deuxième mode de déshumidification série faisant varier une proportion du flux d’air intérieur (FAI) passant à travers le deuxième échangeur (140).
11. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, dans lequel la boucle (100) de fluide réfrigérant bascule de l’un des modes (DEHUM2) de déshumidification série du flux d’air intérieur à un premier des modes (DEHUM3) de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur ou inversement, lorsqu’une deuxième température seuil (Tinnercd_limit2) est atteinte par la température (Tinnercd_sp) de consigne en aval du deuxième échangeur (140) ou par la température (Tevap_sp) de consigne en aval du premier échangeur (120).
12. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel la boucle (100) de fluide réfrigérant bascule d’un des modes (DEHUM3, DEHUM4) de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur à un deuxième des modes (DEHUM3, DEHUM4) de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur, ou inversement, lorsqu’une troisième température seuil (Tinnercd_limit3) est atteinte par la température (Tinnercd_sp) de consigne en aval du deuxième échangeur (140) ou par la température (Tevap_sp) de consigne en aval du premier échangeur (120), un degré d’ouverture du premier organe de détente (130) dans ledit premier mode de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur étant supérieur à un degré d’ouverture dudit premier organe de détente dans le deuxième mode de déshumidification parallèle du flux d’air intérieur, le passage du premier au deuxième mode de déshumidification parallèle faisant varier une proportion du fluide réfrigérant passant à travers le premier échangeur (120).
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